Стабилизированная система питания высоковольтного емкостного накопителя энергии

,й с Н Е ОПИС ЛЬСТ 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Тольяттинский филиал Всесоюзного электротехнического института имени В.И.Ленина(56) Авторское свидетельство СССР Ф 336779, кл, Н 02 М 9/06, 1970.Авторское свидетельство СССР М 1288872, кл. Н 02 М 9/06, 1985.(54) СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных системах питания импульсных электрофизических нагрузок. Цель изобреИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных системах питания импульсных электрофизических нагрузок.Цель изобретения - повышение надежности за счет снижения тепловых воздействий в переходных режимах.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемой системы питания; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая работу системы питания в переходном режиме, возникающем после дугового пробоя газоразрядной камеры электрофизической нагрузки.Стабилизированная система питания высоковольтного емкостного накопителя энергии (см, фиг,1) содержит источник зарядного напряжения 1, реактор 2 и кондентения - повышение надежности эа счет снижения тепловых воздействий в переходных режимах. Величина тепловой перегрузки оборудования определяется временным интегралом от квадрата зарядного тока и пропорциональна длительности переходного режима, Часть тиристорных ячеек 10 высоковольтного тиристорного ключа 7 шунтирована резистором 11, а их управляющие входы соединены последовательно с управляемым ключом 15, управляющий вход которого связан с датчиком зарядного тока 16, В нормальном режиме тиристорные ячейки шунтируют резистор 11, В переходных режимах управляемый ключ 15 блокирует управлягощие импульсы по сигналу датчика зарядного тока 16, а резистор 11 рассеивает избыточную энергию, уменьшая длительность переходного режима. 2 ил,сатор 3, образующие сглаживающийС- фильтр, подключенный к источнику 1, а так-же последовательную цепь, состоящую из накопительного реактора 4, высоковольтно- Ы го диодного блока 5, емкостного накопителя 4 6 и подключенную параллельно конденсато- О ру 3. ФНакопительный реактор 4 шунтирован высоковольтным тиристорным ключом 7, образованным из последовательно соединенных диодных ячеек 8, тиристорных ячеек 9 и 10. Параллельно тиристорным ячейкам 10 включен резистор 11, Датчики напряжения 12 и 13, соединенные соответственно с емкостным накопителем энергии 6 и высоковольтным тиристорным ключом 7, подключены выходами к двухвходовому логическому элементу ИЛИ 14. Управляю 1593704щие входь( тиристорнысх ячеек 9 иодкл;очены к выходу логического элеменга ИЛИ 4непосредственно, а тиристорных ячеек ,Г 1чес)ез управляемый ключ 15, управля 1 п 1 ДИ 14вход которого связан с выходсм датчика зеврядного тока 1 б, включенного в цепь заря,гНОГО тока посл 8 довател ьн О с еккостЧы мнакопителем б.СтабИЛ(ЛЭИрОВсзккая СИСтвма ПИтаНИЯработает следующим образом,В исходном рабоче(, режиме напряжеНИЕ ОЗ КонденсаТОра .1(м. фИГ, 21 Прс(КЛс(сгски пОстОяннО и равно среднему эначе 111118пуг(ьсирующего напряжения источника э:рядного напряжения 1, 3841 И ина индуктивнОсти 14 накопит 8 льнОГО реэк Ора 4ВЫбИравтСя дОСтатОЧНО бОЛЬШОИ, ПОзсОМузаряд емкостного накопителя энергии б 1.,111осуществляется через в ь(сокоэсгльтн ый диоднь(й блок 5 практически постоя н н ым 1 ском 14. При частичном разряде емкостногонакопителя энергии б длительность разрядНОГО цикла Значительно М 814 ьше пер(ло,".1 аповторения разрядов и постоянной Врэ 18 НИ РВЗРЯДНОГО КОНТУРс 4, НЫСОКОВОльтнь,йтиристорный кл(оч 7 Включается при Дсст(жении зарядным напряжением 06 пооогасрабатывания датчика напряжения 12 ил 1анодным напряжением высоксвольтноготиристООнОГО ключа 7 порога срадатываниядатчика напряжения 13, Тиристорные ячейки 9 и 10 ВключаютсЯ, поскольку В рабОч(:-ирем(име зарядный ток 14 меньше поро а срабаТЫВВНИЯ 1 ЛОр ДаТЧИКВ сс 1114 ДН(11 О 3 ОКс 1 1 )на выходе которого сигнал 1.11 в Отсутствуети управляемый кл(сч 15 замкнут, ТиристорНЫЕ яЧЕйКИ 10 ШуНГИруют раЗИСтор 11 Г(ВИВКЛЮЧВННОМ ВЬСОКЭВОЛЬТНОМ ГИРИСТО 0:(ОМклкче 7, а величина сопрот 11 гллени 1 резистора 11 ЗНВЧИтЕЛЬНО МЕНЬШЕ СОП 1(т(ЛГ 1 ЛВН: язакрытых тиристорных Г 1 чаек 9 при выкл. -ченном высоковольтном тиристорном и юче 7, Напряжение на резко(оре 1практически отсутствуе" и Он не влилег напротекание установившегося режима, , е,не ухудшает точнось стабилизации 1(1:,11, исистемы питания,В МОМЕНТ ВРЕМЕНИ то (С 1"; фИ.ПОЛСходит дуговой пробой электр(и лэиеск зйНаГРУЗКИ, СОВПВДаКШ(Лй, Ка" ПРсэч(С.,О, С ОДним из разрядных циклов и В 1:,1 зьпз;1 о сл 11полный разряд емкостн ОГО како(иЭНЕргии б. ПОКа Наврях(ЕНИЕ -б дОС 1 . ГОН(лоМВЛО, ВОсстанавлиааеТСЯ Эде(т;.И ео(са,1ПРОЧНОСТЬ НаГРУЗКИ И НаЧИНаетСЛ (1 С,;Е;ОЛНЫЙ ПРОЦ 8 СС ВОСС 1 с 1 НОВГО 141 ЛЛ ИСХОДИ(1 ГО .,с 1бочего рекима. Указанная ситуаци.1тиГ(ична, В частности, длл Газоразг(1,4(е 4 О(",. Кэмеры лазерной тео 1 алогической л га:ОвюЕМКОСТНЫЙ НВКОПИТЕЛЬ 31439.ЛИ б Зая(хас тся током накопительного реактора 4, разрядные цилы продолжаются, но на интервале ь;-с напрях ение О 6 меньше напряке 4 ия Оз конденсатора 3, которое поадсролвается прак, ически неизменным ст( чником зарядного напряжения 1, Разсть напрскений(Оз-.Об) приложена в об.атном направлении к диодным ячейкам высОковольГНОГО тиристОрнОГО ключа 7 и вызывает рост тока 14 накопительного реакГора 4, В момен" времени Т 1, кОГДа 14 == 1 пор срабатывает датчик зарядного тока 16, на Вь 1 ходе которого появляется сигнал О 1 б, вызывак;щий размь кан(ле;(л 1 оча 15, а в момент времени ".г, когда Оз == Ос, ток накопительно О Рва КГОРаДгГ( И(аЕТ МВКСИМВЛ ЬНОГО ЗНа - ения 1 к, Е( момент времени тз напряжение емкостного накопителя энергии 6 Достигает пс(рога срабатывания датчи(а напрях(ения 12, который формирует С,(Г 14 а(1 ВКЛЮс 4 ЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТИРИ- сторного кл,оча 7, С выхода логического эле(лента ИЛ 4 14 управляющий сигнал по.;. упает только на тиристорные ячейки 9, поскольку управляемы 4 .Люч 15 выключен сиг 1-алом О 16 Датчика зарядного тока 1 б, 1-.,кл 1 оч 811 ие тиристорных ячеек 9 сопровождается выключением Высоковольного диОдного блока 5 под действием разности нап ряжения (1 1 з+ О 4 - Об), Ток 14 накопительного реактора 4 протекает через диодные ячейки Я, т(лристооные ячейки 9 и резистордО начала Очередно О разряднОГО цикла в момент времени Т 4, Избыточная энергия 1%из = О.,5 "4 1 чакс - 14 ), ПОСтУПИВШаЯ В НаКОПИтеЛЬНЬ й РваКТОР 4 На ИН ГЕРВаЛЕ (то(-), части но рассеивается в резисторе 11 за время (4 - 1 з), :,дновременно происходит ",.:814 ьше 14 иеока 14, Гри включении высоковольг,.1 ОГО тиоист(рнОГО ключа 7 сигналОм Да(чика наг:ряжения 13 процессь протека:от аналогично, После окончания разрядного цикла в момент времени ь напряжение 1(А емкостного накопителя энергии б становится меньше напояжения Оз конденсатора 3. Высокс:ВОТ(ьт 11(яй.гиристорный ключ 7 заГгирэется обратньм напряжением, равным (,И - 1,1 з С 1 д 1 овременно, разность(о нд;:.Я,(ени 141 (Оз + О 4 - Об) открывается выс(;,;:.Вольтный Диодный блок 5. Ток наког(ительного реактора 4 заряжает емко- сгной накогитель энергии б, На интервале 1 с 4 - 1;,) К ВЫСОКОВОЛЬТНОМУ тИРИСтОРНОМУ ключу 7 11 рилом(ено ооратное напояжение, Т:.лристорные ячейки 9 воссганавливают запирающие свсйства, Заряд емкостного накопителя:-нергии с продолкается до:",с-Нта времени (а, к(гда напряжение Об Достигает порога срабатывания датчика наг;ря;, с 114: Поскольку 141 оор, а сигнал016 датчика зарядного тока 16 поддерживаются управляемый ключ 15 в отключенном состоянии, включаются только тиристорные ячейки 9. На интервале (те - и 7) до начала очередного разрядного цикла в момент времени тт ток накопительного реактора 4 протекает через резистор 11. Часть избыточной энергии Юиз накопительного реактора 4 рассеивается в резисторе 11, а ток 4 на интервале (1 в - т 7) продолжает уменьшаться. В дальнейшем процессы протекают аналогичным образом до момента времени 18. При каждом включении высоковольтного тиристорного ключа 7 ток накопительного реактора 4 протекает через резистор 11, что сопровождается рассеиванием части избыточной энергии О/з и уменьшением 14. В момент времени св, когда 4 = 1 р, датчик зарядного тока 16 снимает сигнал 016 с управляющего входа управляемого ключа 15, который возвращается в исходное замкнутое состояние. С момента времени 1 э величина тока накопительного реактора 4 близка к установившемуся значению, сигналы с выходов датчиков напряжения 12 и 13 поступают на управляющие входы тиристорных ячеек 9, 10, а резистор 11 не влияет на дальнейшую работу системы питания. На интервале (тз - 1 в) обеспечивается принудительное уменьшение тока накопительного реактора 4 за счет вывода избыточной энергии в резистор 11 и сокращение длительности переходного режима, что при прочих равных условиях облегчает тепловое воздействие на оборудование в тракте зарядного тока, в частности, на высоковольтный тиристорный ключ 7, накопительный реактор 4 и высоковольтный диодный блок 5. Аналогичным образом стабилизированная система питания работает во всех переходных режимах, протекание которых сопровождается превышением зарядного тока над порогом срабатывания датчика 13 зарядного тока, причем процесс вывода избыточной энергии не нарушает стабилизацию предразрядного напряжения, а длительность интервала восстановления исходно го режима питания электрофизическойнагрузки (1 о - с 2) значительно меньше длительности переходного режима (Ь - тв)Таким образом, в предлагаемой системе питания достигается положительный эф фект повышения надежности за счетснижения тепловых воздействий на оборудование в переходных режимах.Формула изобретения Стабилизированная система питания 15 высоковольтного емкостного накопителяэнергии, содержащая источник зарядного напряжения, к выходу которого подключен сглаживающий ЕС-фильтр, соединенный выходом через накопительный реактор и 20 высоковольтный диодный блок с емкостнымнакопителем энергии, высоковольтный тиристорный ключ, образованный из последовательно соединенных тиристорных и диодных ячеек и шунтирующий накопитель ный реактор; датчики напряжений емкостного накопителя энергии и высоковольтного тиристорного ключа, выходы которых через двухвходовый логический элемент ИЛИ соединены с управляющим входом вы соковольтного тиристорного ключа, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения тепловых воздействий в переходных режимах, в него дополнительно введен резистор, включенный 35 параллельно части тиристорных ячеек, управляющие входы которых соединены с выходом логического элемента ИЛИ через дополнительно введенный управляемый ключ, управляющий вход которого соединен 40 с выходом дополнительно введенного датчика зарядного тока, включенного последовательно в цепь емкостного накопителя энергии.1693704иг 111 Аб 1 уСоставитель А,Логинов Редактор Т.Шагова Текред М.Моргентал Корректор О.Ципле Заказ 4083 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/бзводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1