Устройство для зарядки накопительного конденсатора
Союз Советских
С оциалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Г (22) Заявлено 180777 (21) 251073Э/18-21 (51)М. Кл;
Н 03 К 3/53 с присоединением заявки №
Государственный комитет
СССР о делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 150780.Бюллетень ¹ (53) УДК 621.374.43. (088. 8) Дата опубликования описания 150780 (72) Авторы изобретения
Д. Б. Кофман, Л. Е. Ломоносов и В. Р. Чорба
Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ НАКОПИГЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА
Изобретение относится к импульсной электронике и может быть использовано для зарядки до высоких уровней напряжения накопительного конденсатора генераторов мощных импульсов, предназначенных для питания оптических квантовых генераторов, локаторов, импульсных плазменных двигателей, электрической сварки металлов и т.д.
Данное устройство обеспечивает потребление постоянной мощности от питающей сети при периодически повторяющихся зарядно-разрядных процессах накопительного конденсатора. 15
Известны устройства для заряда накопительного конденсатора содержащее диодно-тиристорный выпрямительный мост и подключенную параллельно ему цепочку иэ последовательно соеди- 20 ненных диода, первого накопительного конденсатора, тиристора, второго накопительного конденсатора и второго диода, аноды диодно-туристорного моста соединены с катодом, а его ка- 25 тоды - с анодом упомянутого тиристора (1) .
Недостатком данного устройства является громоздкость и низкая надежность работы.
Известно также устройство для за-. рядки накопительного конденсатора, содержащее два зарядных тиристора и два дозирующих конденсатора, соединенных в мостовую схему, к общим точкам анодов зарядных тиристоров и доэирующих конденсаторов которой подключены катоды входных тиристоров, аноды которых через входной дроссель соединены с плюсовой шиной источника питания, катоды зарядных тиристоров соединены с катодом шунтирующего тиристора и одним концом зарядного дросселя, вторичная обмотка которого через диод соединена с накопительным конденсатором, причем анод шунтирующего тиристора соединен с точкой соединения доэирующих конденсаторов и минусовой шиной источника питания.
Нормальная работа известного устройства, т. е. полная разрядка дозирующих конденсаторов, обеспечивается лишь при напряжении на каждом из них в два раза превышающем напряжение накопительного конденсатора (условие устойчивости работы схемы) а, следовательно, напряжение питающей сети должно быть не ниже заданного напряжения накопительного конденсатора 0„ (с уче748814 том з„напряжение сети должно несколько превышать 0„) (21 .
Недостатками данного устройства являются отсутствие гальванической развязки между зарядной и разрядной цепью емкостного. накопителя и нарушение режима потребления постоянной мощности при случайном снижении напряжения питающей сети, что значительно снижает надежность устройства; невозможность потребления мощности из сети при паузах в зарядном
10 цикле накопителя (паузы необходимы для проведения разрядки и последующей деионизации импульсной нагрузки). Это обстоятельство приводит к необходимости дополнять схе- 15 му устройства специальными схемами, обеспечивающими потребление мощности . в паузе, что, в свою очередь, снижает удельные массо-габаритные характеристики устройства в целом. 20
Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для зарядки накопительного конденсатора, содержащее 25 два зарядных тиристора и два дозирующих конденсатора, соединенных в мостовую схему, к общим точкам анодов зарядных тиристоров и дозирующих конденсаторов которой подключены ЗО катоды входных тиристоров, аноды которых через входной дроссель соединены с плюсовой шиной источника питания, катоды зарядных тиристоров соединены с катодом шунтирующего тиристора и З5 одним концом первичной обмотки зарядного дросселя, а вторичная обмотка которого через диод соединена с накопительным конденсатором, причем анод шунтирующего тиристора соединен с точкой соединения дозирующих конденсаторов и минусовой шиной источника питания, введены два дополнительных тиристора и дополнительный диод, включенный между вторым концом первичной обмотки зарядного дросселя и минусо- 45 вой шиной источника питания, причем аноды дополнительных тиристоров соединены с вторым концом первичной об мотки зарядного дросселя, а их-катоды соединены соответственно с анодами 5О входных тиристоров.
На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для заряда накопительного конденсатора ° 55
Схема устройства содержит входной дроссель 1, входные тиристоры 2 и 3, зарядные тиристоры 4, 5, дозирующие конденсаторы б и 7, дополнительные тиристоры 8 и 9, шунтирующий тиристбр
10, разделительный диод 11,. зарядный 40 дроссель 12 с гальванически разделенными"обмотками, диод 13 и накопительный конденсатор 14.
Устройство работает следующим образом. 65
Управляющий сигнал подается на входной тирнстор 2, который, открываясь, производит колебательную зарядку доэирующего конденсатора б через входной дроссель 1 до двойного (без учетагз„ ) напряжения питающей сети, после чего тиристор 2 самопроизвольно закрывается.
После зарядки конденсатора б подается управляющий сигнал на зарядный тиристор 4 и дознрующий конденсатор 6 начинает разряжаться.по цепи конденсатор 6, тйристор 4, дроссель
12, диод 11.
В момент, когда напряжение доэирующего конденсатора б достигает нулевого значения, его энергия электрического поля полностью переходит в энергию электромагнитного поля зарядного дросселя 12, полярность обмоток дросселя меняет знак, открывается диод 13 и начинается передача энергии зарядного дросселя 12 накопительному конденсатору 14, т.е. зарядка его цепи вторичная обмотка дросселя 12, конденсатор 14, диод 13. Одновременно по параллельной цепи первичная обмотка дросселя 12, диод 11, конденсатор
6, тирнстор 4, начинается переразрядка дозирующего конденсатора 6. По окончании процесса накопительный конденсатор заряжается на величину полу- . ченной дозы энергии, дозирующий конденсатор б перезаряжается с обратным знаком до напряжения, равного напряжению накопительного конденсатора 14 с учетом коэффициента связи обмоток дросселя 12, а зарядный тиристор 4 самопроизвольно закрывается.
После этого управляющие сигналы подаются на дополнительный тиристор
8 и шунтирующий тиристор 10, последние открываются и энергия перезаряда дозирующего конденсатора б передается в магнитное поле зарядного дросселя
l2 по цепи конденсатор б, тиристор 10, дроссель 12, тирнстор 8.
Как только напряжение дознрующего конденсатора б достигает нулевого уровня, тиристор 8 самопроизвольно закрывается и энергия перезарядаконденсатора б оказывается запасенной в короткозамкнутом зарядном дросселе
12 (через дроссель протекает ток по цепи дроссель .12, диод 11, тиристор
10) .
Одновременно с подачей сигнала управления на зарядный тиристор 4 управляющий сигнал подается на входной,тиристор 3 и одновременно с передачей энергии дозирующего конденсатора 6 в накопительный конденсатор
14 и зарядный дроссель 12 происходит колебательная зарядка дозирующего конденсатора 7 по цепи дроссель 1, тиристор 3, конденсатор 7.
В момент закрытия дополнительного тиристора 8 начинается разрядка доэи74883 4
Рующего конденсатора 7 и зарядка до,. эирующего конденсатора. 6. Разрядка, дозирующего конденсатора 7 происходит после подачи сигнала управления на зарядный тиристор 5, В момент открытия зарядного тиристора 5, ток 5 (энергия), запасенный в дросселе 12, перебрасывается в цепь дроссель 12, диод 11, конденсатор 7, тиристор 5.
При этом запасенный в предыдущем цикле ток складывается с разрядным током дозирующего конденсатора 7, шунтирующий тиристор 10 самопроизвольно запирается и происходит указанным образом пополнение энергии зарядного дросселя 12 и последующая передача ее в накопительный, конденсатор 14, а также перезарядка с обратным знаком доэирующего конденсатора 7. Энергия перезаряда дозирующего конденсатора
7 передается обратно в дроссель 12 с помощью тиристоров 9 и 10. В дальнейшем описанные процессы многократно повторяются.
Таким образом, путем попеременной подачи сигналов на тиристоры 2-5, 8-10, 3, 4, 9-10 н т.д., происходит зарядка накопительного конденсатора
14 с постоянным отбором мощности от питающей сети, благодаря постоянному обеспечению нулевых начальных условий зарядки дозирующих конденсаторов 6 ЗО и 7.
Во время паузы в зарядных циклах накопительного конденсатора 14 работа схемы не прекращается, но меняется алгоритм подачи управляющих сиг- 35 налов на тиристоры устройства. Тиристор 10 включается на все время паузы подачей на его управляющий электрод . постоянного сигнала управления. Тиристоры 8 и 9 во время паузы остаются 4О закрытыми (сигналы управления не подаются), а на входные и зарядные . . тиристоры начинают подаваться сигналы управления в следующей последовательности 2-5, 3, 4. Последние, открываясь 5 осуществляют передачу энергии в дроссель 12, которая запасается в нем в виде тока, протекающего по цепи дроссель 12, диод 11, тиристор 10, При возобновлении зарядного цикла постоянный сигнал управления снимается с тиристора 10, возобновляется описанный алгоритм подачи сигналов на тиристоры устройства, тиристор 10 закрывается при очередном Разрядном цикле одного иэ дозирующих конденсаторов и энергия, накопленная во время паузы в зарядном дросселе 12, переходит в накопительный конденсатор
14 укаэанным образом.
Следовательно, данное устройство потребляет неизменную во времени мощность в циклическом эарядно-разрядном режиме работы и может работать от низковольтной питающей сети.
В предложейном устройстве по сравнению с известным значительно улучше" ны удельные массо-габаритные показатели за счеттого, что отпадает необходимость установки на входе устройства преобразовательно-трансформаторного блока и создания специальных схем, потреблянщих энергию;во время паузы в эаряднбм цикле емкостного накопителя.
Кроме того, повышена надежность устройства эа счет,самовосстановдения постоянства потребления мощности при случайных колебаниях напряжения питающей сети и гальванической развязки; между зарядной и разрядной цепями на- копителя.
Формула изЬбретения
Устройство для зарядки накопитель- ного конденсатора, содержащее два зарядных тиристора и два доэирующих конденсатора, соединенных в мостовую схему, к общим точкам анодов зарядных тиристоров и дозирующих конденсаторов которой подключены катоды входных тиристоров, аноды которых через входной дроссель соединены с плюсовой шиной источника питания, катоды зарядных тиристоров соединены с катодом шунтирующего тиристора и одним концом первичной обмотки зарядного дросселя, вторичная обмотка которого через диод соединена с накопительным конденсатором, причем анод шунтирующего тиристора .соединен с .тбчкой соединения дозирующих конденсаторов и минусовой шиной источника питания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введены два дополнительных тиристора и дополнительный диод, включенный между вторым концом первичной обмотки зарядного дросселя и, мииусовой шиной источника питания, причем аноды дополнительных тиристоров соединены с вторым концом первичной обмотки зарядного дросселя, а их като° ды соединены соответственно с анодачи входных тиристоров.
Источники информации, принятые во внимание TIpH экспертизе
1 ° Авторское !свидетельства СССР
9 430493 кл. Н 03 К 3/57, 23 .06.71.
2. Миллман Я., Тауб Г. Импульсные и цифровые устройства. 1960,,с. 154 - 157.
748814
Составитель В.Глатман
Техред М.Кузьма Корректор Н.Григорук
Редактор О.Колесникова
Заказ 4383/21 Тираж 995 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Фнлйал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
