Устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ж АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено150678 (21) 2627831/18-21

Союз Советских

С оциалистических

Республик (il) 748821 (я)м. к.

Н 03 К 3/53 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.0780, Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 150780 (53) УДК 621.373. ,431 (088. 8) (72) Автор изобретения

О. Г. Потанин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА

ГЕНЕРАТОРА МОЩНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к радиотехнике, касается вопросов заряда накопительного конденсатор от трехфазного источника переменного тока, линей- 5 ное напряжение которого значительно меньше, например в десятки раз, тре -" буемого значения уровня напряжения на накопительном конденсаторе генератора мощных импульсов. 10

Известно устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока, выпрямитель из последовательно соединенных трехфазных каскадов вентильно-конденсаторного типа, выходом подключенный к нагрузке, в качестве которой применяется накопительный конденсатор. Трехфазный выпрямитель содержит центральный каскад, выпол" ненный только из вентилей, количество которых равно шести, при этом точки соединения вентилей каждой пары последовательно-согласно включенных вентилей соединены с соответствующи- 25 ми фазами выводами трехфазного источника переменного тока. Вентили всех каскадов соединены так, что образуют три параллельные по постоянному току вентильные ветви, каждая из которых

- 30 выполнена иэ последовательно-согласно соединенных между собой вентилей, причем концы ветвей подключены к обкладкам накопительного конденсатора.

Конденсаторы всех каскадов, кроме центрального, образуют три колонны конденсаторов, а вентили каждой ветви подключены от каскада к каскаду по закону циклической перестановки фаз прямой и обратной последовательностиЩ

Однако такое устройство имеет сравнительно невысокий коэффициент умножения к, равный четырем, и определяемый как отношение максимального зарядного напряжения к амплитуде линейного напряжения источника питания. Кроме того, при коэффициенте к = 4, устройство имеет большое количество вентилей (восемнадцать) и конденсаторов (двадцать), что приводит к завышенным значениям массы и габаритов устройства и невысокому значению КПД.

Известно также устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее источник питания, подключен ный через трехфазный каскадный вентильно-конденсаторйый выпрямитель- умножитель напряжения к накопительному

748821 конденсатору генератора мощны импульсов (2) °

Однако, такое устройство при наличии большого количества вентилей (восемнадцати) рмеет низкий коэффициент умножения, равный всего лишь двум.

Завышенное количество полупроводниковых элементов приводит к низкому КПД устройства, большим массе и габаритам устройства, что отрицательно сказывается на его удельных энергетических показателях.. )0

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уст- . ройство для заряда накопительного конденсатора, которое содержит трехфазный источник переменного тока, четыре последовательно-согласно соеди ненных между собой диода, два управляемых вентиля, три пары по два последовательно включенных конденсатОра, при чем точки соединения конденсаторов каждой пары подключены к соответствующим трем фазным выводам источника переменного тока, при этом одна пара конденсаторов .подключена параллельно двум средним диодам,à другая пара через включенные в зарядном направлении два; управляемых вентиля соединена с обкладками накопительного конденсатора и блок контроля напряжения и фазового управления управляемыми вентилями. Кроме того, устройство содержит шесть диодов (3).

Недостатками устройства являются, сравнительно низкое максимальное значение зарядного напряжения (при наличии двенадцати полупроводниковых приборов-вентилей коэффициент умножения такого устройства равен всего лишь двум); неоправданно завышенное количество полупроводниковых элементов при низком значении коэффициента к 40 приводит к сравнительно сложному схемному решению, к увеличению потерь электрической энергии на их омических сопротивлениях, а следовательно к низкому значению КПД, к громоздкой системе охлаждения (12 радиаторов), что влечет за собой значительное увеличение массы и габаритов устройства и, как следствие, приводит к невысоким удельным энергетическим показателям, например низкой величине максимальной энергии, запасаемой НК за один цикл заряда, отнесенной к типовой (габаритной) мощности трехфазного источника.переменного тока.

Цель изобретения — увеличение мак- 55 симального зарядного напряжения и улучшение удельных энергетических показателей устройства для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов. 60

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов, содержащем трехфазный источник переменного тока, четыре последовательно-согласно соединенных между собой диода, два управляемых вентиля, три пары по два последовательно включенных конденсатора. причем точки соединения конденсаторов каждой пары подключены к соответствующим,трем фазным выводам источника переменного тока, при этом одна пара конденсаторов подключена параллельно двум средним диодам, а другая пара через включенные в зарядном направлении два управляемых вентиля соединена с обкладками накопительного конденсатора, и блок контроля направления и фазового управления управляемыми вентилями, к обкладкам накопительного конденсатора подключена непосредственно третья пара конденсаторов, точка соединения которых подключена к точке соединения двух средних дио ов, при этом катод одного крайнего диода подсоединен к аноду первого, а анод другого крайнего диода подсоединен к катоду второго тиристора.

Такое схемное решение позволяет упростить схему за счет уменьшения количества полупроводниковых элементов до шести, что обеспечивает уменьшение общей массы и габаритов диодов и уп1 равляемых вентилей, улучшение удельных энергетических показателей всего устройства в целом. Кроме того, такое схемное решение позволяет в значительной степени увеличить максимальное зарядное напряжение, которое в шесть раз превышает амплитудное значение линейного напряжения источника, т.е. коэффициент умножения такого устройства равен шести. Это позволяет существенно увеличить количество электрической энергии, запасаемой накопительным конденсатором за один цикл заряда, отнесенное к габаритной мощности трехфазного источника переменного тока, что также благоприятно сказывается на удельных энергетических показателях устройства в целом.

На фиг. 1 представлена принципиаль. ная электрическая схема устройства для заряда накопительного конденсато- ра генератора мощных импульсов; на фиг. 2 - один из вариантов. устройства.

Схема устройства содержит трехфазный источник переменного тока с тремя фазными выводами 1 — З,четыре последовательно-согласно соединенных между собой диода 4 — 7, два тиристора, управляемых вентиля 8,9,три пары по два последовательно включенных конденсатора соответственно 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15, накопительный конденсатор 1б и блок 17 контроля напряжения и управления управляемыми вентилями. Точка соединения конденсаторов

10 и 11 одной пары подключена к первому(1) фазному выводу конденсаторов, 12 и 13 другой пары ко второму (2) и конденсаторов 14 и 15 третьей пары к третьему (3) .фазным выводам трех148821 фазного источннка переменного тока.

Одна пара конденсаторов 10 и 11 подключена параллельно двум средним диодам 5 и б, точка соединения которых подключена к третьему фазному выводу

3 источника. Другая пара конденсато- 5 ров 12 и 13 через включенные в зарядном направлении упранляеьые вентили

8 и 9 соединена с обкладками накопительного конденсатора 16, параллельно которому подключена третья пара конденсаторон 14 и 15. Катод одного крайнего диода 7 подсоединен к аноду первого 9, анод другого крайнего диода 4 к катоду второго 8 управляемых вентилей, управление которыми осуществля-15 ется подачей управляющих импульсов на управляющие .электроды этих вентилей с блока 17 контроля напряжения и фазового управления управляемыми вентилями. устройство эа один цикл заряда 20 накопительного конденсатора работает следующим образом. При периодическом изменении напряжений трехфазного источника переменного тока конденсаторы каждой пары заряжаются до раэличного строго определенного уровня напряжения. Пусть н некоторые положительные полупериоды изменения напряжения первой фазы потенциал вывода 3 выше погенциала вывода 1. Тогда конденсатор 30

10 заряжается до амплитудного значения линейного напряжения трехфазного источника по цепи вывод 3, диод Г>, конденсатор 10, вывод 1. В отрицательные полупериоды изменения напряжения 35 первой фазы, при котором потенциал вывода 1 выше потенциала вывода 3, заряжается до Етл конденсатор 11 по цепи вывод 1, конденсатор 11, диод 5, вывод 3. В положительные полупериоды 40 изменения напряжения второй фазы, при котором потенциал вывода 1 выше потенциала вывода 2, происходит заряд конденсатора 12, а в отрицательные полупериоды — заряд конденсатоРа 13 45 по цепи вывод 2, конденсатор 13, диод

4, конденсатор 11, вывод 1. Поскольку в положительные полупериоды изменения напряжения второй фазы мгновенное значение этого напряжения алгебра.50 ически складывается с напряжением на конденсаторе 10, максимальное значение которого равно Етл, то максимальное значение напряжения, до которого заряжается конденсатор 12, равно

2 Етл .В отрицательные полупериоды изменения напряжения второй фазы, мгновенное значение этого напряжения алгебраически суммируется с напряжением на конденсаторе 11, максимальное значение которого равно Етл, по- 60 эуому максимальное значение напряжения, до которого заряжается конденса.тор 13, также равно 2 Етл. В положительные полупериоды изменения напряжения третьей фазы происходит заряд конден; 65 сатора 14 при открытом управляемом вентиле 9 по цепи нынод 2, конденсатор 12, вентиль 9, конденсатор 14, вывод 3, а в отрицательные при открытом управляемом вентиле 8 заряд конденсатора 15 по цепи вывод; 3, конденсатор 15, вентиль 8, конденсатор 13, вынод 2. Максимальное значение, до которого заряжается конденсатор

14 (15), складывается иэ максимальноГо значения напряжения на конденсаторе 12 (13) и амплитудного значения линейного напряжения третьей фазы

Етл, т.е. равно утроенному значению амплитуды линейного напряжения трехфаэноro источника переменного тока.

Таким образом, эа один цикл заряда накопительный конденсатор предложенного устройства заряжается до напряжения на своих обкладках, равного по величине 6 Етл.

На фиг. 2 изображена принципиальная электрическая схема одного иэ вариантов устройства для заряда НК, в котором каждая: пара последовательно соединенных конденсаторов заряжается до напряжения, определяемого формулой U> = 2 ° n . E „, где и — 1, 2, 3......, n — пор ядконый номер каждой пары конденсаторов. Максимальное значение уровней напряжений конденсаторов с четными номерами 10, 12, 14....2?, также как и конденсаторов с нечетными номерами 11, 13, 15,...23 отличаются друг от друга на величину

Е„„. Конденсатор с четным номером каждой пары является по сути вольтодобавкой при заряде конденсатора с четным, номером следующей пары, также как и конденсатора с четным номером следующей пары, так же как и конденсатор с нечетным номером является вольр oäoáàâêîé для заряда следующего по порядку. конденсатора с нечетным номером. В целом устройство по фиг. 2 является трехфазным двухполупериодным каскадным нентильно-конденсаторным выпрямителем-умножителем напряжения, обеспечивающим равномерную загрузку фаэ трехфазного источника переменного тока и минимально возможное количество вентилей и конденсаторов при заданном коэффициенте умножения, что обеспечивает высокий КПД, минимальные массогабаритные показатели и улучшенные удельные энергетические характеристики этого устройства по сравнению с известными трехфазными вентильноконденсаторными каскадными ныпрямителями-умножителями напряжения.

Устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов позволяет упростить схему, увеличить максимальное зарядное напряжение в 3 раза по сравнению с известным устройством при одновременном уменьшении его массы и габаритов эа счет сокращения в два раза коли 748821

Формула изобретения

Фиг.,f

ЦНИИПИ Заказ 4383/21 Тираж 995 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 чества вентилей и, таким образом, существенно улучшить удельные энергетические показатели, например увеличить в 12 раз, количество электрической энергии, запасаемой накопительным конденсатороМ за один цикл заряда, отнесенное к габаритной мощности трехфазного источника переменного тока.

Устройство для заряда накопительного конденсатора Генератора мощных импульсов, содержащее трехфазный источник переменного тока, четыре последовательно-согласно соединенных между собой диода, два управляемых вентиля, три парься по два последовательно включенных конденсатора, причем точки соединения конденсаторов каждой пары подключены к соответствующим трем фаэным выводам источника

1 переменного тока, при этом одна пара конденсаторов подключена параллельно двум средним диодам, а другая пара через включенные в зарядном нап6 равлении два тиристора соединена <.. обкладками накопительного конденс., тора, и блок контроля напряжения и фазового управления управляемыми вентилями, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения максимального зарядного напряжения и улучшения удельных энергетических показателей, к обкладкам накопительного конденсатора подключена непосредственно третья пара конденсаторов, общая точка соединения которых подключена к точке соединения двух средних диодов, при этом катод одного крайнего диода подсоединен к аноду первого, а анод другого крайнего диода подсоединен к . катоду второго упомянутых управляемых вентилей.

Источники информации, 2О принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 474086, кл. Н 02 М 17/18, 1976.

2 . Авторское свидетельство СССР

Р 423228, кл. Н 02 М 7/10, 1974, 3. Авторское свидетельство СССР

Р 506103, кл . Н 02 М 7/19, 1976 (прототип),