Устройство для заряда накопительного конденсатора

224 Б 9 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Соеетоиих Социалистических РеспубликПриоритетОпубликовано 24Лата опубликова Комитет по делам изобретений и открытий при Спеете Министров СССР1.1970. Бюллетень2 я описания 22.1 Х.1970 Авторизобретен Кн аявител УСТРОЙ С ЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГОКОНДЕНСАТОРА 2 током, ходном у закоя мощ 5 рисоединением заявкиИзобретение относится к генераторам мощных импульсов тока.Известны различные устройства для заряда накопительного конденсатора (НК) генераторов мощных импульсов.Для повышения к.п,д. заряда НК между источником переменного напряжения и выпрямителем включают различные индуктивноемкостные демпфирующие элементы, стабилизирующие ток заряда накопителя в переходном процессе.При заряде НК стабилизированным напряжение на накопителе (в пере процессе) увеличивается по линейном ну. По тому же закону увеличиваетс ность, потребляемая от источника.Известные устройства обеспечивают высо. кий к.п.д. заряда конденсатора от источника синусоидального напряжения, однако типовая мощность источника при заряде конденсатора неизменным током в два раза больше средней мощности, потребляемой зарядным устройством. Трансформатор зарядного устройства также выбирают на большую мощность.В предлагаемом устройстве для уменьшения габаритов источника питания и повышения к.п.д. к выходной обмотке силового трансформатора подключены аноды одной и катоды другой пары вентилей, причем катоды первой пары вентилей подключены к двум последовательно соединенным конденсаторам, общая точка которых соединена с анодами второй пары вентилей и через дополнительный линейный дроссель - с отрицательным выводом накопительного конденсатора, положительный вывод которого соединен с анодами первой пары вентилей через два дополнительных тиристора, управляющие электроды которых подключены к автогенератору преобразователя.Кроме того, для уменьшения неравномерности нагрузки источника питания статический преобразователь содержит два или более однофазных инверторов, управляющие электроды тиристоров которых подключены к выходу автогенератора с соответствующим числом фаз, причем дополнительные линейные дроссели второго и последующих инверторов подключены к отрицательному выводу накопительного конденсатора, катоды дополнитель. ных тиристоров объединены, а управляющие электроды подключены к упомянутому автогенератору.В случае выполнения устройства в виде многофазного инвертора пульсации потребляемого тока практически отсутствуют.На фиг. 1 изображена схема устройства для заряда конденсатора от источника постоянного тока; на фиг. 2 - изменение во времени токов и напряжений на конденсаторах резо60 65 нансных контуров; на фиг. 3 - схема двухфазного устройства,К источнику питания (клеммы 1 и 2) подключен параллельный инвертор 8 на тиристорах 4 и б через линейный дроссель б и авто- генератор 7.Со входом инвертора соединен буферный конденсатор 8, между катодами тиристоров включен коммутирующий конденсатор 9, а на выходе инвертора - трансформатор 10.Выходная обмотка 11 трансформатора 10 через вентили 12 - 15 нагружена на последовательно соединенные конденсаторы 1 б и 17, образующие колебательные контуры с линейным дросселем 18 на частоте, равной или превышающей частоту автогенератора 7,Конденсаторы 1 б и 17 колебательных контуров через тиристоры 19, 20 и линейный дроссель 18, разряжаясь (поочередно в течение одного полупериода) на НК, заряжают конденсатор 21 постоянной мощностью.Схема работает следующим образом.Предположим, что в течение всех, например, нечетных полупериодов от источника через линейный дроссель б, тиристор б, повышающий трансформатор 10 и вентили 18 и 15 заряжается конденсатор 17. В течение четных полупериодов конденсатор 17 будет отдавать энергию, накопленную за нечетные полупериоды, конденсатору 21, разряжаясь через тири- стор 20 и дроссель 18. Конденсатор 1 б, наоборот, заряжаясь в четные полупериоды, будет отдавать энергию в течение нечетных полупериодов.Коммутация тиристоров 4, б и 19, 20 короткими биполярными импульсами осуществляется автогенератором 7 посредством трансформатора 22, выходные обмотки которого подключены к управляющим электродам тиристоров через вентили 23, 24 и др.Для повышения надежности работы инвертора и исключения насыщения магнитопровода его трансформатора 10 автогенератор 7 подключен к источнику через вентиль 2 б, а параллельно входу генератора 7 включен конденсатор 2 б, запасающий энергию при включении устройства к источнику. Преобразователь по описанной схеме в момент отключения питания автоматически обеспечивает уменьшение остаточной индукции в сердечнике магнитопровода силового трансформатора 10 за счет перемагничивания трансформатора на уменьшающемся напряжении (во время разряда конденсатора 8), так как энергия, запасенная конденсатором 2 б (включенным на входе автогенератора 7), обеспечивает в течение некоторого времени работу автогенератора после отключения питания,Размагничивание магнитопровода силового трансформатора инвертора после отключения источника обеспечивает безотказный запуск преобразователя при его последующих вклю. чениях.На фиг, 2 изображены кривые изменения во времени токов г, гь Ь и г, а также напряже 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4ний на конденсаторах 1 б и 17 резонансных контуров (обозначения на схеме фиг. 1).Из рассмотрения изменения тока на входе инвертора следует, что в момент коммутации ток открытого тиристора инвертора с точностью до тока намагничивания трансформатора 10 равен нулю. Отсюда следует важное свойство схемы предложенного устройства обеспечивать практически естественную коммутацию тиристоров инвертора. Коммутирующий трансформатор 10 должен обеспечивать коммутацию при весьма малом токе, равном току намагничивания трансформатора.Можно показать, что конденсаторы 1 б и 17 контуров будут разряжаться полностью на конденсатор 21 в течение соответствующих полупериодов работы инвертора при условии, если напряжение на них в начале разряда не менее чем в два раза превышает напряжение НК 21. Очевидно, что пока конденсаторы разряжаются полностью, энергия заряда этих конденсаторов в каждом полупериоде остается неизменной.Постоянство средней за полупериод мощности, потребляемой от источника в процессе заряда, позволяет, по сравнению с известными устройствами аналогичного назначения, существенно уменьшить габариты и вес не только трансформатора преобразователя, но и источника питания. К. п. д. устройства при этом достаточно высок и в идеальном случае стремится к единице.Для уменьшения неравномерности нагрузки источника питания (снижения пульсаций напряжения, вызванных переменной составляющей тока) устройство для заряда конденсатора необходимо выполнять в виде многофазного преобразователя, представляющего собой совокупность однофазных устройств по схеме фиг, 1. При этом автогенератор должен управлять тиристорами с соответствующим фазовым сдвигом.Примером двухфазного устройства; заряжающего один накопительный конденсатор, может служить схема, изображенная на фиг. 3. Нумерация элементов схемы двухфазного преобразователя аналогична вышеописанной, при этом элементы второго преобразователя отмечены штрихом,В случае выполнения зарядного устройства по двухфазной схеме коэффициент пульсаций потребляемого тока составит 0,133, а по трехфазной схеме - 0,057, в то время как однофазное устройство работает с коэффициентом пульсаций 0,667. Предмет изобретения1. Устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов от источника постоянного тока, содержащее парафазный автогенератор, управляющий статическим преобразователем постоянного напряжения в переменное, тиристоры которого соединены по схеме параллельного инвертора (с буферным конденсатором и линейнымдросселем в цепи питания), и силовой трансформатор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов источника питания и устройства, а также повышения к. п, д. последнего, к выходной обмотке силового трансформатора подключены аноды одной и катоды другой пары вентилей, причем катоды первой пары вентилей подключены к двум последовательно соединенным конденсаторам, общая точка которых соединена с анодами второй пары вентилей и через дополнительный линейный дроссель - с отрицательным выводом накопительного конденсатора, положительный вывод которого соединен с анодами первой пары вентилей через два дополнительных тиристора, управляющие электроды которых подключены к автогенератору преобразователя.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью уменьшения неравномерности 5 нагрузки источника питания, статический преобразователь содержит два или более однофазных инверторов, управляющие электроды тнристоров которых подключены к выходу автогенератора с соответствующим числом фаз, 10 причем дополнительные линейные дросселивторого и последующих инверторов подключены к отрицательному выводу накопительного конденсатора, катоды дополнительных тиристоров объединены, а управляющие электро ды подключены к упомянутому автогенерато.рупорафия, пр. Сапунов Заказ 2568/8 Тираж ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и Москва, Ж, Рауш80 Подписное ткрытий при Совете Министров СССР ая наб., д. 4(5