Устройство для заряда емкостного накопителя

 

Область использования: изобретение относится к импульсным источникам тока с емкостными накопителями энергии. Сущность изобретения: устройство содержит источник постоянного напряжения, цепь, состоящую из последовательно соединенных первого, второго и третьего дросселей, первой диагонали тиристорного моста и емкостного накопителя, первый конденсатор, подключенный к выводам источника через первый дроссель, второй конденсатор, включенный во вторую диагональ тиристорного моста, и два диода, подключенные параллельно первому и второму дросселям во встречном направлении по отношению к тиристорам моста. Новым в устройстве является включение дополнительного тиристора между одним из выводов второй диагонали моста и отрицательным выводом источника непосредственно или через дополнительный конденсатор, причем общие выводы дополнительных тиристора и конденсатора могут быть соединены с выводами потенциометра, подключенного к выводам источника постоянного напряжения. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных источниках тока с емкостным накопителем.

Известно устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее выводы для подключения источника постоянного напряжения, тиристорный мост, дроссель, выводы для подключения емкостного накопителя, конденсатор, включенный в диагональ переменного тока тиристорного моста, и диод, подключенный параллельно дросселю и выводам для подключения емкостного накопителя (авт. св. N 375741, кл. H 02 M 7/00, 1973). Недостатком этого устройства являются повышенные коммутационные потери в режиме многоступенчатого заряда и, как следствие, низкий КПД.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является принятое в качестве прототипа устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее выводы для подключения источника постоянного напряжения, тиристорный мост, выводы для подключения емкостного накопителя, первый, второй и третий дроссели, первый и второй конденсаторы, первый и второй диоды, при этом первый вывод первого дросселя и катод первого диода соединены с положительным выводом для подключения источника постоянного напряжения, второй вывод первого дросселя и анод первого диода соединены с первым выводом первого конденсатора и первым выводом диагонали переменного тока тиристорного моста, второй вывод которой соединен с первым выводом второго дросселя и катодом второго диода, второй вывод второго дросселя и анод второго диода соединены с первым выводом третьего дросселя, второй вывод которого соединен с первым выводом для подключения емкостного накопителя, второй вывод для подключения емкостного накопителя соединен с вторым выводом первого конденсатора и отрицательным выводом для подключения источника постоянного напряжения, а второй конденсатор включен в диагональ переменного тока тиристорного моста. Передача в емкостный накопитель основной части энергии на первом, низкочастотном такте заряда позволяет повысить КПД устройства и применить низкочастотные, следовательно, дешевые тиристоры, кроме того, устройство позволяет существенно ускорить заряд емкостного накопителя.

Недостатком данного устройства является сниженный зарядный ток на втором такте заряда из-за отсутствия напряжения на втором конденсаторе перед вторым тактом, в результате чего не полностью реализуется возможность значительного ускорения заряда емкостного накопителя.

Цель изобретения - повышение скорости заряда емкостного накопителя.

Это достигается введением дополнительного тиристора, анод которого подключен к одному из выводов диагонали переменного тока тиристорного моста, а катод связан с отрицательным выводом для подключения источника постоянного напряжения, и включением второго дросселя, шунтированного вторым диодом, между первым дросселем и диагональю переменного тока тиристорного моста, при этом катод дополнительного тиристора может быть соединен с отрицательным выводом для подключения источника постоянного напряжения через дополнительно введенный токоограничивающий конденсатор, а к выводам для подключения источника постоянного напряжения может быть подключен потенциометр, движок которого соединен с катодом дополнительного тиристора. После включения на первом такте тиристоров, соединенных с вторым выводом диагонали переменного тока тиристорного моста, второй конденсатор зарядится и на втором такте передаст энергию заряда в емкостный накопитель, что ускорит заряд накопителя.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - модификация устройства с регулируемой величиной напряжения заряда второго конденсатора; на фиг. 3 - эпюры, поясняющие работу устройства.

Устройство для заряда емкостного накопителя (фиг. 1) содержит выводы 1 и 2 для подключения источника постоянного напряжения, тиристорный мост 3, образованный тиристорами 4, 5, 6 и 7, выводы 8 и 9 для подключения емкостного накопителя, первый 10, второй 11 и третий 12 дроссели, первый 13 и второй 14 конденсаторы, первый 15 и второй 16 диоды и дополнительный тиристор 17.

Устройство работает следующим образом. Перед началом зарядного цикла тиристоры 4-7 и 17 заперты, конденсатор 13 заряжен до напряжения источника, конденсатор 14 и емкостный накопитель (например, формирующая линия) практически разряжены. В момент t_o (фиг. 3) включаются тиристоры 4, 5 и 17 и емкостный накопитель начинает заряжаться от конденсатора 13, емкость которого больше емкости накопителя, через дроссель 11, тиристоры 4 и 5 и дроссель 12 в колебательном режиме со сравнительно низкой частотой, определяемой суммарной индуктивностью и эквивалентной емкостью контура. Одновременно через дроссель 11 и тиристоры 4 и 17 заряжается конденсатор 14, дроссель 11 при этом ограничивает ток заряда. В конце первого такта заряда в момент t₁ напряжение на накопителе и дозирующем конденсаторе 14 достигает величины напряжения конденсатора 13 с учетом его разряда. Дальнейшее повышение исключается благодаря шунтированию диодом 16 дросселя 11 при смене полярности напряжения на нем. Дроссель 12 обеспечивает небольшое превышение напряжения на накопителе над напряжением конденсатора 13 для надежного запирания тиристоров моста в конце такта. На интервале t₁-t₂ при закрытых тиристорах конденсатор 13 дозаряжается до напряжения источника через дроссель 10, диод 15 предотвращает при этом повышение напряжения сверх этой величины. В момент t₂ подается импульс на отпирание тиристоров 6 и 5, после чего начинается второй такт заряда накопителя суммарным напряжением конденсаторов 13 и 14 в колебательном режиме с повышенной частотой, определяемой, в основном, емкостью конденсатора 14, которая в несколько раз меньше емкости накопителя. К концу рассматриваемого интервала конденсатор 14 перезаряжается до напряжения обратной полярности. После того как тиристоры 6 и 5 закроются, а конденсатор 13 на интервале t₃-t₄ подзарядится, в момент t₄ открываются тиристоры 4 и 7 и осуществляется следующий такт заряда. Чередованием включения тиристоров, находящихся в синфазных плечах моста 3, обеспечивается дозированный заряд накопителя уменьшающимися к концу цикла заряда порциями энергии. После достижения требуемого уровня напряжения (t₅) управляющие импульсы с тиристоров снимаются и накопитель разряжается в момент t₆ на импульсную нагрузку. Затем зарядный цикл повторяется.

Заряд конденсатора 14 в течение первого такта обеспечивает повышенное зарядное напряжение на втором такте, что уменьшает число тактов зарядного цикла и ускоряет процесс заряда.

В схеме фиг. 1 при случайном отпирании тиристора 6 при открытом тиристоре 17 требуется повышенная величина индуктивности дросселя 11, чтобы ограничить ток через тиристоры до допустимой величины. При высокой частоте следования зарядных циклов индуктивность дросселя 11 может оказаться недостаточной, тогда токоограничение при сбоях в управлении следует обеспечить введением токоограничивающего конденсатора 18 (фиг. 2), представляющего малое сопротивление при частоте заряда конденсатора 14. Регулируя начальный заряд конденсатора 18 с помощью потенциометра 19, подсоединенного к выводам 1 и 2 для подключения источника постоянного напряжения, можно изменять величину второй ступени зарядного напряжения и, следовательно, осуществлять точную настройку длительности зарядного цикла путем уменьшения числа тактов.

Таким образом, за счет предварительного заряда на первом такте работы зарядного устройства конденсатора, включенного в диагональ переменного тока тиристорного моста, повышается доля энергии, передаваемого в емкостный накопитель на втором такте заряда, а так как эта доля энергии соответствует энергии нескольких последних тактов заряда общее число тактов заряда в цикле существенно уменьшается, тем самым обеспечивается повышение скорости заряда емкостного накопителя, а следовательно, увеличение частоты импульсов тока в нагрузке. (56) SU N 375741 A1, кл. H 02 M 7/00, 1973.

SU N 1718360 A1, кл. H 02 M 7/00, 1989.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ, содержащее выводы для подключения источника постоянного напряжения, тиристорный мост, выводы для подключения емкостного накопителя, первый, второй и третий дроссели, первый и второй конденсаторы, первый и второй диоды, при этом первый вывод первого дросселя и катод первого диода соединены с положительным выводом для подключения источника постоянного напряжения, отрицательный вывод для подключения которого соединен с первым выводом первого конденсатора и первым выводом для подключения емкостного накопителя, второй вывод для подключения которого соединен с первым выводом третьего дросселя, второй вывод первого дросселя и анод первого диода соединены с вторым выводом первого конденсатора, первый и второй выводы второго дросселя соединены соответственно с катодом и анодом второго диода, в диагональ переменного тока тиристорного моста включен второй конденсатор, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости заряда емкостного накопителя, введен дополнительный тиристор, анод которого подключен к одному из выводов диагонали переменного тока тиристорного моста, а его катод связан с отрицательным выводом для подключения источника постоянного напряжения, первый вывод второго дросселя и катод второго диода соединены с вторым выводом первого дросселя, второй вывод второго дросселя соединен с первым выводом диагонали постоянного тока тиристорного моста, второй вывод которой соединен с вторым выводом третьего дросселя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что катод дополнительного тиристора соединен с отрицательным выводом для подключения источника постоянного напряжения через введенный токоограничивающий конденсатор.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что к выводам для подключения источника постоянного напряжения подключен потенциометр, движок которого соединен с катодом дополнительного тиристора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3