Устройство для заряда емкостного накопителя

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 3 К 3/53, 3/335 51) 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(56) Придатков А.Т. Система управления, регулирования и защиты высоко" вольтного источника питания.- Электроника, 1985, У 3, с. 23.Иванов Л.П. Мощный генератор с регулируемой формой импульсов для питания газоразрядных ламп накачки лазеров. - Электротехника, 1985, В 3, с. 21.Бальян Р.Х. Тиристорные генераторы и инверторы. - Энергоиздат, 1982, с. 97, рис. 4.5.(54) УСТ ГО НАКОП (57) Изо разовате применен ОИСТВО ДЛЯ ЗАРЯТЕЛЯретение относитьной технике и КОСТНОк преобжет найти е в источниках ани ния - снижение ель изоабгритов у ние его трои сс в ас функ ц гаетс нальн жностеи и путем данно также ого сиг во поз- напряже олучения формы. У табилизи ыход ройс вать ала ние емкостно о накопителя стройство со рямитель 1, атор 3, инду тиристоры 7сумматоры силитель 12, граторы 15 и компараторы ом уров авляе мыл е. У выпформ 6,держит упконденсатоктивность 4,и 8, датчик Ж11, 14 и 25,инверторы24, датры, трандиоды 510 напряж е правл 3 и Л 7, инт ик 16 тока,и 23,1432795 щтегратор 18, датчик 19 тока тиристора 8, формирователи 20, 21 и 38импульсов, триггер 22, элемент ИЛИ26, инвертор 27, вторичные. обмотки Изобретение относится к преобразовательной технике, может найти применение в источниках питания и позоляет стабилизировать напряжениемкостного накопителя на заданномровне.Целью изобретения является снижение веса и габаритов устройства,также расширение его функциональ О ых возможностей путем получения выодного сигнала заданной формы.На чертеже представлена схема устройства для заряда емкостного накопителя15Устройство. содержит управляемыйыпрямитель 1, плюсовой шиной соеди-, ненпый с первой обкладкой конденсаТора 2 фильтра и средним, лервым отводом первичной обмотки трансформато" 20 ра 3, а минусовой шиной через индуктивность 4 - с второй обкладкой конденсатора 2, с анодом первого и второго диодов 5 и 6 и тиристором 7, ано. ды тиристоров 7 и 8 соединены с чет вертым и пятым отводами первичной обмотки трансформатора 3, а к отводам шесть и семь подключены конденсатор 9 н датчик 10 напряжения, выход которого соединен с входом пер вого сумматора 11, выход первого сумматора 11 соединен через управляемый усилитель 12 с выпрямителем 1, а через инвертор 13 - с вторым сумматором 14, второй вход которого соединен 35 через интегратор 15 с датчиком 16 тока диода 6, а выход - с входом пер" вого компаратора 17, второй вход которого через интегратор 18 соединен с датчиком 19 тока тиристора 8, 40 включенного между конденсатором 2 и катодом тиристора 8, управляющие электроды тиристоров 7 и 8 через схемы 20 и 21 формирования импульсов, соединены с триггером 22, вход которого соединен с выходом компаратора 23, соединенным с выходом управляе 29, 30 и 31 трансформатора 3, выпрямители 32, 33, 34, нагрузку 35, ключ 36, управляемые ключи 37 и 39.4 з.п. ф-лы, 1 ил,мого интегратора 24, вход которого соединен с выходом третьего сумматора 25, а входы сумматора 25 соединены соответственно, с выходами и сумматора 11 и компаратора 7, управляемый интегратор 24 стирающим входом соединен с выходом элемента ИЛИ26, а запускающим - с выходом инвертора 27, вход которого также подключен к выходу элемента ИЛИ 26 входы которого подключены к датчикам 28 и 16 тока диодов 5 и 8, включенных между катодами диодов 5 и б и вторым и третьим отводами первичной обмотки трансформатора 3, его вторичные обмотки 29-31 подключены к индивидуальным выпрямителям 32-34, включенным по схеме удвоения напряжения и содержащим конденсаторы, причем нагрузка 35 включена параллельно последовательно соединенным конденсаторамвыпрямителей 32-34, соеди" ненных через ключ 36 с встроенным порогом срабатывания типа динистор, и управляемый ключ 37 типа тиристор, управляющий электрод которого через формирователь 38 импульсов подключен к выходу управляемого ключа 39, вход которого соединен с выходом компаратора 17.Устройство работает следующим образом.В момент перекидывания триггера .22 формирователь 20 или 21 формирует импульс, который включает тиристор 7 или 8. В результате этого в первичной обмотке трансформатора 3 и через щунтирующий эту обмотку конденсатор 9 протекают резонансные токи, величина которых ограничивается эквивалентной нагрузкой на этот трансформатор и обратными диодами 5 и 6. Эти диоды включаются по автотрансформаторной схеме и позволяют зада" вать как величину раскачки напряжения на конденсаторе 9, так и величи 1432795, 4ну обратного напряжения на тиристорах 7 и 8. Конструктивные параметры ,трансформатора выбираются из условия того, что в начальный момент источник работает в режиме короткого замыкания и поэтому вторичные обмотки шунтируют первичную. Следовательно, индуктивность рассеяния должна быть такой, чтобы резонансная частота 10 резонансного контура не превышала критическую, при которой не будет обеспечено время восстановления тиристоров. При полном заряде накопителя источник работает в режиме холос" 15 того хода.При Ьеременных параметрах нагрузки величина эквивалентной индуктивности первичной обмотки трансформатора 3 может изменяться на порядок, 20 что приводит к изменению собственной резонансной частоты контура в несколько раз и для реализации максимальной выходной мощности необходимо обеспечить минимальную бестоковую 25 паузу между током диода первой ячейки и током тиристора второй ячейки.Это осуществляется следующим образом: сигнал с датчиков 28 и 16 токов через логический элемент ИЛИ 26 пе редним фронтом осуществляет стирание предыдущей информации, записанной в интеграторе 24, н задним фронтом осуществляет его запуск. Выходное напряжение с интегратора 24 сравнивает- З 5 ся с напряжением задания на компараторе 23, выходное напряжение которого по заднему фронту импульса осуществляет переброс триггера 22, Следовательно, независимо от собствен ной частоты колебательного контура мы задает фиксированное значение бестоковой паузы между током диода первой ячейки и током тиристора второй ячейки, что позволяет исключить сквозной срыв источника при максимальной выходной мощности; С выхода сумматора 11 напряжение, являющееся разностью напряжений задания и выходного сигнала датчика О напряжения конденсатора 9, воздействует науправляющий вход интегратора 24 через сумматор 25, тем самым понижая или повьшая бестоковую паузу, воздействует на вход управляемого выпряйите ля 1 через усилитель 12, который по нелинейному закону управляет выпрямителем и позводяет при большом сигнале рассогласования понижать напряженне на конденсаторе фильтра 2.Это позволяет с определенной точностью поддерживать заданное значение выходного напряжения при форсированной зарядке конденсаторного накопителя и при сохранении максимального КПД.Сравнение средних значений токовдиода 6 и тиристора 8, снимаемыхдатчиками 16 и 19 тока, позволяетопределить момент полного заряда емкости накопителя н дать разрешающийсигнал на разряд емкостного накопителя. Это достигается тем, что датчик 16 тока диода 6 подклочен к комнаратору 17 через интегратор 15 исумматор 14, К второму входу компаратора подклочен.датчик 19 тока тирнстора 8 через интегратор 18. Приполном заряде накопителя и равенстветоков диода 6 и тиристора 8 компаратор 17 перекидывается и дает разрешение на вклочение ключа 37 черезуправляемый ключ 39 и формирователь38 импульсов, а также задает максимальную бестоковую паузу за счет увеличения постоянной интегрированияинтегратора 24, где величина сигнала.рассогласования с сумматора 11 черезлогический инвертор 13 и сумматор1.4 также определяет момент перекидывания компаратора 17,Для уменьшения коэффициента трансформации в данном устройстве применены выпрямители 32-34 по схеме судвоением напряжения, которые записываются от индивидуальных вторичныхобмоток 29-31 н включаются последовательно, тем самым суммируя напряжениекаждого конденсатора накопителя. Этопозволяет понизить коэффициент трансформации на количество последовательно включенных конденсаторов накопителя, которые включаются параллельнонагрузке 35. Большое количество высоковольтных ключей может включатьсяпри запуске ключа 37, так как приего включении на последующих происходит скачок напряжения, что позволяетостальные ключи применить со встроен"ным порогом срабатывания, напримердинисторы, что упрощает систему управления и повышает ее надежность,Формула изобретения1, Устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее управляемый выпрямитель, плюсовой шиной соеСоставитель Л. Петров Техред И.Верес Корректор В, Бутяга Редактор С. Лекарь Тираж 929 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1 13035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Заказ 5464/55 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1432диненный с первой обкладкой конденсатора фильтра и средним, первым отводом первичной обмотки трансформаторра с пятью отводами, а минусовойшиной через индуктивность - с второйбблащой конденсатора 61 ильтра, санодами первого и второго диодов икатодом первого тиристора, диоды первого и второго тиристоров соединеныс вторым и третьим отводами первичной обмотки трансформатора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюснижения массы и габаритов, введеныдатчики токов второго тиристора, первого и второго диодов, конденсатор,датчик напряжения, первый и второй, интеграторы, управляемый интегратордва пнвертора, элемент ИЛИ, три сумматора, два компаратора, триггер,два формирователя импульсов, трансформатор, выполненный с повышеннойиндуктивцостью рассеяния и дополнительными крайними шестым и седьмымотводами первичной обмотки, к которым подключен конденсатор с параллельным ему датчиком напряжения, выход которого соединен с входом первого сумматора, второй вход которогосоединен с шиной.задания, а выходсоединен через первый инвертор с перл,вым входом второго сумматора, второй вход которого соединен черезпервый интегратор с датчиком токавторого диода, а выход - с первымвходом первого компаратора, вторымвходом соединенного через второй интегратор с датчиком тока второго тиристора, при этом управляющие электроды тирнсторов через схемы формирования импульсов соединены с выходами триггера вход которого соединенс выходом второго компаратора, первым входом соединенного с шиной управления, а вторым - с выходом управляемого интегратора, вход управляемого интегратора соединен с выходомтретьего сумматора, входы которогосоединены соответственно с выходами первого сумматора и первого компаратора, причем входы управляемого интегратора - стирающий непосредственно, запускающий через инвертор соединены с выходом элемента ИЛИ, а еговходы " с датчиками токов диодов,причем датчики токов первого и второго диодов включены между их катода"1 О ми и четвертым и пятым отводами трансформатора, а датчик тока тиристоравключен между катодом и конденсато.ром фильтра,2 Устройство по п.1, о т л и 15 ч а ю щ е е с я тем, что трансформатор выполнен с зазором в магнитопроводе, а его Я вторичных обмоток подключены к индивидуальным выпрямите, лям, параллельно которым включены20 конденсаторы, причем нагрузка подключена параллельно последовательно соединенным конденсаторам через Б высоковольтных ключей.3, Устройство по п.1, о т л и ч а 25 1 о щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностейпутем получения выходного сигнала заданной формы, первый высоковольтныйключ через формирователь импульсовЗО соединен с выходом управляемого ключа, один вход которого соединен свыходом первого компаратора, а другой - с шиной сигнала включения.4. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что для стабилизации выходного напряжения управляемыйвыпрямитель соединен с выходом управляемого усилителя, один вход которого соединен с выходом первого40 сумматора, а другой вход - с шинойуправления. 5. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что И индиви-45 дуальных выпрямителей выполнены посхеме удвоения напряжения, а М-.2высоковольтных ключа, начиная совторого, выполнены со встроенным порогом срабатывания.