Устройство для заряда накопительного конденсатора

 

л тайен нс - g" ->,„.

i г. iнотч,.;-„ 1 /, >

О П

Союз Советскиз

Социалистическиз

Республик

ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

792563

Ф, К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 060379 (21) 2733695/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 30.12.80. Бюллетень 89 48 (51)pA. Кл 3

H 03 К 3/53

Государственный комитет

СССР по делан изобретений н отирыти и (53) УДК 621 . 37 3 .

431 (088 8) Дата опубликования описания 0501.81 (72) Авторы изобретения

A. Г. Николаев, В. К. Быстров, Л. П. Селезнев и Б. И. Сухарев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА другой 2) .

Изобретение предназначено дпя заряда накопительного конденсатора генераторов мощных импульсов и относится к импульсным источникам питания.

Известно трехфазное вентильно-конденсаторное выпрямительно-умножительное устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее диодную и конденсаторную ветви, включенные параллельно нагрузке, в диодную ветвь 10 включены четыре соединенные последовательно вентиля, а в конденсаторнуючетыре промежуточных накопительных конденсатора, при этом источник питания. выполнен трехфазным, каждая его 15 фазная обмотка подключена одним выводом к точке соединения пары диодов диодной ветви, а другая — к точке соединения пары конденсаторов конденсаторной ветви (1). 20

В этом устройстве за полный период изменения питающего напряжения происходит заряд промежуточных накопительных конденсаторов и напряжение на нагрузке достигает пятикратного зна- 25 чения амплитуды фазного напряжения источника питания. Устройство хотя и обладает высоким коэффициентом умножения, но оно характеризуется сравнительно низким коэффициентом мощности, З0 так как от источника наряду с активной составляющей тока потребляется значительная реактивная составляк1щая тока.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками, вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель на— пряжения, образованный двумя диодноконденсаторными ячейками, причем каждая его ячейка состоит из последовательно включенных диода и конденсатора, две фазные обмотки трехфазного источника переменного тока включены между крайними выводами диодно-конденсаторных ячеек, а третья фазная обмотка — между точками соединения конденсатора и катода диода одной ветви и анода диода и конденсатора

Это устройство обеспечивает пятикратное умножение выпрямляемого напряжения, однако оно характеризуется относительно низким коэффициентом мощности, так как от источника потребляется значительная реактивная состав792563 ляющая тока. Недостатком устройства является также несколько заниженный коэффициент его полезного действия, особенно на начальной стадии каждого зарядного цикла, когда в течение одного полупериода ток заряда накопителя ограничен лишь активным сопротивлением обмоток источника. Кроме того, относительно невысокое значение выходного напряжения (коэффициент умножения равен 5) приводит к сравнительно низкой скорости передачи энергии источника в накопительный конденсатор и завышению массо-габаритных показателей устройства в целом.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных характеристик и повышение 15 величины выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда накопительного конденсатора, содержащем трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками

1 и вентильно-конденсаторный выпрямительумножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, каждая из которых состоит из включенных последовательно диода и конденсатора, две фазные обмотки, источника включены между крайними выводами диодНо-конденсаторных ячеек, а третья фазная обмотка — между точками соединения конденсатора и катода диода одной ветви и анода диода и конденсатора другой ветви, параллельно фазным обмоткам, включенным между крайними выводами диодно-конденсаторных ячеек, дополнительно подключены цепочки, состоящие из последовательно соединенных диода и линейного дросселя, состоящие из последовательно соединенных диода и линейного дросселя, при этом анод диода первой цепочки и катод диода второй 4О цепочки подключены в точках соединения обкладки конденсатора и соответствующих фазных обмоток, а накопительный конденсатор через диод подключен к точкам соединения диодов и дросселей 4 упомянутых цепочек.

Такое зарядное устройство позволяет заряжать накопительный конденсатор до более высЬкого значения выходного напряжения, которое в б, 4 раза превышает амплитудное значение напряжения трехфазного источника переменного тока.

Заряд накопительного конденсатора производится с более высоким КПД за счет заряда через реактивные элементы, а также. с высоким значением коэффициента мощности за счет применения в качестве реактивных токоограничивающих сопротивлений одновременно конденсатора и линейного дросселя. Все это ф) позволяет значительно улучшить массогабаритные показатели зарядного устройства.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства 6 для заряда накопительного конденсатора.

Устройство содержит трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками 1, 2 и 3 и две диодно-конденсаторные ячейки, одна из которых образована последовательно соединенными линейным. дросселем 4, диодом 5, конденсатором 6 и диодом 7, а вторая — дйодом 8, конденсатором 9, диодом 10 и линейным дросселем 11. Накопительный конденсатор

12 через диод 13 подключен параллельно одной из этих ячеек.

Реактивные токоограничивающие сопротивления — конденсаторы 6 и 9 и линейные дроссели 4 и 11 ограничивают величину тока, потребляемого от источника, а конденсаторы 6 и 9 также являются промежуточными накопителями энергии. Ограничивая скорость заряда накопителя от источника и запасая энергию источника в течение одного полупериода изменения его тока, они в течение другого полупериода отдают эту энергию с высоким КПД в накопительный конденсатор.

Для получения максимзльного коэффициента умножения напряжения начала

Фазных обмоток необходимо подключить к одной диодно-конденсаторной ячейке, а концы — к другой. Например, диод 5 соединен с началами фазных обмоток 1 и 2, а диод 10 — с концами фазных обмоток 2 и 3. Это приводит к тому, что векторы линейных напряжений фазных обмоток 1, 2 и 2, 3 сдвинуты друг относительно друга на 60 эл. град. и вектор линейного напряжения фаз 2, 3 опережает вектор линейного напряжения фаз 1, 2.

Устройство работает следующим образом.

Если за исходный момент начала его работы принять, что в этот момент времени линейное напряжение фазных обмоток 2, 3 равно нулю, тогда в рассматриваемом многоканальном устройстве одновременно линейное напряжение фазных обмоток 1, 2 будет приложено к конденсатору 9 и к накопительному конденсатору 12. Таким образом, будет происходить заряд этих конденсаторов.

Ток заряда накогительного конденсатора 12 протекает через линейный дроссель 11, что при соответствующем подборе параметров элементов может обеспечить отсутствие угла сдвига между током и напряжением. Это обеспечивает высокий коэффициент мощности.

К концу r. pâoé четверти периода конденсатор 9 зарядится до некоторого значения напряжения, равного напряжению на накопительном конденсаторе 12. Кроме того, в течение первой четверти периода будет происходить заряд конденсатора 6 линейным напряжением фазных обмоток 2, 3. Одновременно это напряжение будет при—

792563

Формула изобретения ложено к накопительному конденсатору

12. Таким образом, ° в первой четверти периода происходит запасание энергии в конденсаторах 6 и 9 и заряд накопительного конденсатора 12 линейными напряжениями фазных обмоток 1 2 и

5

2, 3 через линейные дроссели. В последующих полупериодах изменения питающего напряжения происходит дальнейшее изменение структуры каналов, по которым происходит запасание энергии и передачи ее через промежуточные накопители в накопительный конденсатор 12.

При подключении накопительного конденсатора 12 энергия источника в него может передаваться по всем каналам. !5

По этим каналам передается энергия в соответствующие части периода измене;и питающего напряжения, пока напряжение этих каналов превышает напряжение накопительного конденсатора. По 2О мере заряда накопительного конденсатора число каналов передачи энергии соответственно уменьшается. При этом конденсаторы 6, 9 устройства передают в накопительный конденсатор 12 энергию 5 запасенную ими предварительно от фазных обмоток источника. В момент передачи запасенной энергии они соединяются последовательно с фазными обмотками источника и выполняют функцию вольтодобавочных элементов.

ЗО

Разгрузка источника от реактивной составляющей тока и дозированная передача всей энергии источника в накопительный конденсатор увеличивает значение тока его заряда по сравнению с ЗЗ зарядным током источника, поэтому вольт-амперная характеристика для средних значений зарядного тока предлагаемого устройства проходит выше аналогичной характеристики прототипа, 4О что позволяет увеличить скорость передачи энергии источника в накопительный конденсатор без увеличения массы устройства и довести максимальное напряжение накопительного конденсатора до напряжения в 6, 4 раз превышающего напряжение фазных обмоток.

Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник переменного тока с отдельно выведенными фазными обмотками, вентильно-конденсаторный выпрямитель-умножитель напряжения, образованный двумя диодно-конденсаторными ячейками, каждая из которых состоит из последовательно включенных диода и конденсатора, две фазные обмотки источника включены между крайними выводами диодно-конденсаторных ячеек, а третья фазная обмотка — между точками соединения конденсатора и катода диода одной ветви и анода диода и конденсатора другой ветви, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения массо-габаритных характеристик и повьЫения выходного. напряжения, параллельно фазным обмоткам, включенным между крайними выводами диодно-конденсаторных ячеек, дополнительно подключены цепочки, состоящие из последовательно соединенных диода и линейного дросселя, при этом анод диода первой цепочки и катод диода второй цепочки подключены в точках соединения обкладки конденсато ра и соответствующих разных обмоток, а накопительный конденсатор через диод подключены к то кам соединения диодов и дросселей упомянутых цепочек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рогинский В. Ю. Электропитание радиоустройств. И., Госэнергоиздат, 1963, с. 146, с. 146, рис. 3, 30.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2419127/21, кл. Н 03 К 3/53, 1977 (прототип), ВНИИПИ Заказ 9619/64

Тираж 995 Подписное

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул, Проектная, 4