Устройство для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 748821(я)м. к . Н 03 К 3/53 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА ГЕНЕРАТОРА МОЩНЫХ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к радиотехнике, касается вопросов заряда накопительного конденсаторот трехфазного источника переменного тока, линей ное напряжение которого значительно меньше, например в десятки"раз,тре-" буемого значения уровня напряжения на накопительном конденсаторе генератора мощных импульсов. 10Известно 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 ми фазами выводами трехфазного источника переменного тока. Вентили всех каскадов соединены так, что образуют три параллельные по постоянномутоку 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 последовательностиЩОднако 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 кзавышенным значениям массы игабаритов устройства и невысокому значению КПД. Известно также устройство для заряда накопительного конденсатора, сбдержащее источник питания, подключен ный через трехфазный каскадный вентильно-конденсаторйый выпрямитель- умножитель напряжения к накопительномуконденсатору генератора мощньжимпульсон 2) .Однако, такое устройство при наличии большого количества вентилей (восемнадцати) рмеет низкий коэффициент умножения, равный всего лишь двум. Завышенное количество полупроноднико вых элементов приводит к низкому КПД устройства, большим массе и габаритам устройства, что отрицательно сказывается на его удельных энергетических показателях., 10Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уст- . ройство для заряда накопительного конденсатора, которое содержит трехфазный источник переменного тока, 15 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 соответству" ющим трем фазным выводам источника переменного тока, при этом одна пара конденсаторов подключена параллельно дзум средним диодам,а другая пара через включенные в зарядном напранлении два; управляемых вентиля соединена с обкладками накопительного конденсатора и блок контроля напряжения и фазового управления управляемыми вентилями. Кроме того, устройство30 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 полупроводниконых элементов при низком значении коэффициента к 40 приводит к сравнительно сложному схем- ному 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 симального зарядного напряжения и улучшение удельных энергетических показателей устройства для заряда накопительного конденсатора генератора мощных импульсов. 60Поставленная 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 дна последовательно включенных конденсатора. при.чем точки соединения конденсаторовкаждой пары подключены к соотнетствующИм,трем Фазным выводам источника переменного тока, при этом одна параконденсаторов подключена, параллельно двум средним диодам, а другая парачерез 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 подключенак точке соединения двух средних диоов, при этом катод одного крайнего диода подсоединен к аноду первого, аанод другого крайнего диода подсоединен к катоду второго тиристора.Такое схемное решение позволяет упростить схему за счет уменьшения количества полупроводниковых элементов до шести, что обеспечивает уменьшениеобщей массы и габаритов диодов и уп 1равляемых вентилей, улучшение удельных энергетических показателей всего устройства в целом. Кроме того, такое схемное решение позволяет н 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 схемаустройства 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, дна тиристора, управляемых вентиля 8,9,три пары по два последовательно включенных конденсатора соответственно 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15, накопительный конденсатор 1 б 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 трехфазного источнИка переменного тока.Одна пара конденсаторов 10 и 11 подключена параллельно двум средним диодам 5 и 6, точка соединения которыхподключена к третьему фазному выводу3 источника, Другая пара конденсаторов 12 и 13 через включенные в зарядном направлении упранляеьые вентили8 и 9 соединена с обкладками накопительного конденсатора 16, параллельнокоторому подключена третья пара конденсаторон 14 и 15. Катод одного крайнего диода 7 подсоединен к аноду первого 9, анод другого крайнего диода 4к катоду второго 8 управляемых вентилей, управление котоРыми осуществля ется подачей управляющих импульсов науправляющие .электроды этих вентилейс блока 17 контроля напряжения и фазового управления управляемыми вентилями,устройство за один цикл заряда 20накопительного конденсатора работаетследующим образом. При периодическомизменении напряжений трехфазного источника переменного тока конденсаторыкаждой пары заряжаются до раэличного 25строго определенного уровня напряже"ния. Пусть н некоторые положительныеполупериоды изменения напряжения первой фазы потенциал вывода 3 выше погенциала вывода 1. Тогда конденсатор 3010 заряжается до амплитудного значения линейного напряжения трехфазногоисточника по цепи вывод 3, диод 6,конденсатор 10, вывод 1. В отрицательные полупериоды изменения напряжения 35первой фазы, при котором потенциалвывода 1 выше потенциала вывода 3,заряжается до Етл конденсатор 11 поцепи вывод 1, конденсатор 11, диод 5,вывод 3. В положительные полупериоды 40изменения напряжения второй фазы, прикотором потенциал вывода 1 выше потенциала вывода 2, происходит зарядконденсатора 12, а в отрицательныеполупериоды - заряд конденсатора 13 45по цепи вывод 2, конденсатор 13, диод4, конденсатор 11, вывод 1. Поскольку в положительные полупериоды изменения напряжения второй фазы мгновенное значение этого напряжения алгебра 0ически складывается с напряжением наконденсаторе 10, максимальное значение которого равно Етл, то максималь"ное значение напряжения, до которогозаряжается конденсатор 12, равно2 Етл.В отрицательные полупериоды изменения напряжения второй фазы, мгновенное значение этого напряженияалгебраически суммируется с напряжением на конденсаторе 11, максимальное значение которого равно Етл, поэуому максимальное значение напряже"ния, до которого заряжается конденса.тор 13, также равно 2 Етл. В положительные полупериоды изменения напряжениятретьей 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 откры" том управляемом вентиле 8 заряд конденсатора 15 по цепи вывод; 3, конденсатор 15, вентиль 8, конденсатор 13, вынод 2. Максимальное значение, до которого заряжается конденсатор 14 115), 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 трехфазного 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 1 = 2и Е, где и - 1, 2, 3, , и - порядконый номер каждой пары конденсаторов. Максимальное значение уровней напряжений конденсаторов с четными номерами 10, 12, 14,22, 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 конденса. тор с нечетным номером является воль)тодобанкой 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 фаз трехфазного источника переменного тока и минимально возможное количество вентилей и конденсаторов при заданном коэффициенте умножения, что обеспечивает высокий КПД, минимальные массо- габаритные показатели и улучшенныеудельные 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 коли748821 ираж 995 ЦНИИПИ Заказ 43 одписно Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул тная,чества вентилей и, таким образом,существенно улучшить удельные энергетические показатели, напримерувеличить в 12 раз, количество электрической энергии, запасаемой накопительным конденсатороМ за один циклзаряда, отнесенное к .габаритноймощности трехФазного источника переменного тока. Формула изобретения Устройство для заряда накопительного конденсатора Генератора мощных импульсов, содержащее трехФазный источник переменного тока, четыре последовательно-согласно соединенных между собой диода, два управляемых вентиля, три парц по два последовательно включенных конденсатора, причем точки соединения конденсаторов каждой пары подключены к соответствующим трем фаэным выводам источника переменного тока, при этом одна пара конденсаторов подключена параллельно двум средним диодам, а другая пара через включенные в зарядном нап 6 У равлении два тиристора соединенаобкладками накопительного конденс .тора, и блок контроля напряжения иФазового управления управляемымивентилями, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью увеличения максимального зарядного напряжения и улучшения удельных энергетических показателей, к обкладкам накопительногоконденсатора подключена непосредственно третья пара конденсаторов, общаяточка соединения которых подключенак точке соединения двух средних диодов, при этом катод одного крайнегодиода подсоединен к аноду первого,а анод другого крайнего диода подсоединен к .катоду второго упомянутыхуправляемых вентилей. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 474086, кл. Н 02 М 17/18, 1976.2 . Авторское свидетельство СССРР 423228, кл. Н 02 М 7/10, 1974,3. Авторское свидетельство СССРР 506103, кл . Н 02 М 7/19, 1976