Устройство для заряда батареи конденсаторов

Союз Советскии Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ОЕЛЬСТВУ 11790148(51)М, Кл,З Н 03 К 3/53 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий(71) Заявитель Московский ордена. Ленина аваиционный институт им. Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА БАТАРЕИ КОНДЕНСАТОРОВ Изобретение относится к импульсной электротехнике и может быть использовано в качестве импульсного источника питания для установок электро- искровой обработки металлов, систем 5 радиолокации и др.Известно устройство для заряда батареи конденсаторов, содержащее повышающий трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, каждая иэ О которых подключена к неуправляемому, выпрямителю. Первичная обмотка трансформатора подключена к выходу индуктивно-емкостного преобразователя. Ток в первичной и во вторичных обмот ках регулируется с помощью ключей, связанных с устройствами контроля напряжения батареи конденсаторов. Устройство обеспечивает постоянство действующих значений тока потребле О ния на каждой ступени 1 и 2 .Однако наличие элементов индуктивно-емкостного преобразователя - конденсатора и дросселя,а также снлоного ключа на первичной стороне трай сформатора ухудшает массо-габаритные показатеЛи. Кроме того, недостатком известных устройств является неравномерность тока потребления на каждой ступени заряда, 30 Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее повышающийтрансформатор с секционированной вторичной обмоткой, неуправляемые выпрямители, полупроводниковые коммутаторы, зарядный контур, состоящийиз дросселя и батареи конденсаторов,блок контроля напряжения и системууправления полупроводниковыми коммутаторами, причем каждая секция вторичной обмотки трансформатора подключена к одному иэ неуправляемых выпрямителей, выходы которых соединеныпоследовательно, а каждый выпрямительподключен с помощью одного из полупроводниковых коммутаторов к зарядному контуру,Постоянство действующих значенийтока потребления на каждой ступениобеспечивается соответствующим выбором коэффициентов трансформации повышающего трансформатора 3Недостатком описанного устройстваявляется наравномерность тока потребления за цикл заряда при постоянствеего действующих значений на каждойступени. При питании от сети переменного напряжения с частотой, превышающей частоту собственных колебаний зарядного контура, в силу колебательного характера последнегомаксимальные значения амплитуд токапотребления в начале и конце каждойрабоче 1 ступени будут снижаться Донуля, Неравномерность тока потребления зарядного устройства вызываетнежелательные модуляции напряженияпервичного источника питания, отрицательно сказывающиеся на работеаппаратуры, питание которой осуществляется от этого же источника. Это Отребует установки специальных фильтров, что повышает массу устройства.Цель изобретения - снижение массы устройства.Указанная цель достигается тем, 1 Ячто в известное устройство для заряда батареи конденсаторов, содержащее повышающий трансформатор с секционированной вторичной обмоткой,неуправляемые выпрямители, полупро рводниковые коммутаторы, зарядный контур, состоящий из дросселя и батареиконденсаторов, блок контроля напряжения и систему управления полупроводниковыми коммутаторами, причемкаждая секция вторичной обмотки трансформатора подключена к одному из не- .управляемых выпрямителей, выходы которых соединены последовательно, акаждый выпрямитель подключен с помощью одного из полупроводниковых 30коммутаторов к зарядному контуру,введены источник эталонного напряжения и блок сравнения, а батареяконденсатороВ сблокирована в секции,причем каждая секция подключена к 35зарядной цепи с помощью одного извновь введенных полупроводниковыхкоммутаторов и соединена с информационным входом блока контроля напряжения, выход которого соединен с бло Оком сравнения, к которому подключентакже источник эталонного напряжения,а блок сравнения связан с системойуправления, выходы которой соединеныс управляющими электродами полупроводниковых коммутаторов, а один извыходов соединей с управляющим входомблока контроля напряжения.Кроме того, с целью снижения коэффициента нелинейных искажений токапотребления устройства, расчетная ве-личина индуктивности зарядного дросселявыбирается такой, чтобы междудлительностью полупериода собствен.ньйс колебаний зарядного контура ид 1 ительностью,ступени заряда с су-. 5ществовало следующее соотношение)Подключение каждой параллельной секции батареи конденсаторов к.за рядному контуру с помощью собственного коммутатора позволяет снизить длительность полупериода частоты собственных колебаний зарядного контура, что приводит к улучшению мас со-габаритных показателей зарядногодросселя,Снижение коэффициента нелинейныхискажений тока потребления устройствапозволяетотказаться от установки ".фильтров, что в свою очередь приводит к улучшению массо-габаритныхпоказателей устройства.Следует отметить, что как предлагаемое, так и известное устройствамогут работать от сети постоянноготока, однако в этом случае необходимо наличие преобразователя постоянного напряжения в переменное.На фиг. 1 представлена эпюра токапотребления известного устройства;на фиг. 2 - эпюра тока потребления .предлагаемого устройства; на фиг.З -схема устройства для заряда батареиконденсаторов,Устройство для заряда батареи конденсаторов содержит повышающий трансформатор 1 с секционированной вторичной обмоткой, каждая секция которойподключена к одному из неуправляемыхвыпрямителей 2-4, выходы которых соединены последовательно, а каждыйвыпрямитель подключен спомощью одного из полупроводниковых коммутаторов 5-7 к зарядному. контуру., состоящему из дросселя 8.и сблокированнойв секции 9-11 батареи конденсаторов,причем каждая секция подключена кзарядной цепи с помощью одного изполупроводниковых коммутаторов 12-14и соединена с информационным входомблока 15 контроля напряжения, выходкоторого соединен с блоком 16 сравнения, к которому подключен также источник 17 эталонного напряжения.Блок сравнения связан с системой 18управления полупроводниковыми коммутаторами, один из выходов которойсвязан также с управляющим входомблока контроля напряжения.Устройство работает следующимобразом.По сигналу от системы 18 управления отпираются полупроводниковыекоммутаторы 12 и 5, с помощью которых зарядный контур, состоящий иэконденсатора 9 и дросселя 8, подключается на заряд к выпрямителю 2, Помере заряда секции 9 батареи конден-саторов сигнал с этой секции поступает на информационный вход блока 15контроля напряжения, с которого, всвою очередь, поступает сигнал в блок16 сравнения, Туда же поступает сигнал от источника 17 эталонного напряжения. По достижении напряжением насекции 9 батареи конденсаторов величины, соответствующей заранее выбранному значению тока потребления, равному дно (см. фиг. 2), блок 16 сравнения формирует сигнал, поступающийв систему 18 управления, которая всвою очередь формирует сигнал на отпирание коммутатора, а также пода 790148ет сигнал на управляющий вход блока15 контроля напряжения, где происходит перестройка делителя, напряжения,так как уровень напряженйясекциибатареи конденсаторов на каждой ступени возрастает. После отпираниякоммутатора 6, коммутатор 5 запирается напряжением выпрямителя 3.На второй ступени заряд секции 9осуществляется суммарным напряжением выпрямителей 2 и 3 аналогичнымобразом. После окончания последней(на фиг. 3 - третьей) ступени зарядасекции 9 от системы 18 управленияпоступает сигнал на отпирание полупроводниковых коммутаторов 12 и 5.Начинается первая ступень заряда 15секции 10 батареи конденсаторов. После полного заряда последней (нафиг. 3 - третьей) секции батареиконденсаторов вся батарея оказывается заряженной до номинального на Опряжения,Коэффициенты трансформации отдельных секций вторичной обмотки-повышающего трансформатора выбираютсятаким образом, чтобы максимальныезначения амплитуд тока потребленияна каждой ступени были равны, чемобеспечивается равенство на каждойступени действующих значений токапотребления.Описанное устройство обеспечивает улучшение массо-габаритных показателей за счет снижения массы зарядного дросселя. Оно обеспечивает также снижение модуляции напряженияпервичного источника питания путемснииения коэффициента нелинейныхискажений тока потребления, что позволяет снизить массу устройства засчет уменьшения размеров фильтра,либо полного отказа от его установки. 40Кроме того, снижение модуляции на.пряжения первичного источника питания дает возможность отказаться отиспользования автономного источникапитания, обслуживающего лишь зарядное устройство, и таким образом дополнительно улучшить массо-габаритныепоказатели всего комплекса оборудования. Указанные преимущества описанного устройства по сравнению с известными свидетельствуют о целесообраЗности использования его в случаях, когда требования к массо-габаритным показателям устройства, а также к сниже нию величины модуляции напряжения первичной сети, является определяющими. Формула изобретения1. Устройство для заряда батареиконденсаторов, содержащее повышающийтрансформатор с секционированной вторичной обмоткой, неуправляемые выпрямители, полупроводниковые коммутаторы, зарядный контур, состоящийиз дросселя и батареи конденсаторов,блок контроля напряжения и системууправления полупроводниковыми коммутаторами, причем каждая секция вторичной обмотки трансформатора подключена к одному из неуправляемых выпрямителей, выходы которых соединеныпоследовательно, а каждый выпрямительподключен с помощью одного из полупроводниковых коммутаторов к зарядному контуру, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью снижения массы устройства, в него введены йсточник эталонного напряжения и блок сравнения,а батарея конденсаторов сблокирована,в секции, причем каждая секция подключена к зарядной цепи с помощьюодного из вновь введенных полупроводниковых коммутаторов и соединенас информационным входом блока контроля напряжения, выход которого соединен с блоком сравнения, к которому подключен также источник эталонного напряжения, а блок сравнениясвязан с системой управления, выходыкоторой соединены с управляющимиэлектродами полупроводниковых коммутаторов, а один из выходов соединен .с управляющим входом блока контролянапряжения.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюснижения коэффициента нелинейных искажений тока потребления устройства,расчетная величина индуктивности зарядного дросселявыбирается такой,чтобы между длительностью полупериодасобственных колебаний зарядного контура и длительностью ступени зарядас существовало следующее соотношенйеЪ С 7 -,где С - емкость батареи конденсаторов.Источники информации,принятые во,внимание при экспертизе1. Патент США Р 3821635,кл. 323-102, 1974.лиал ППП фПатентф, г. Укгород, кл. Проектная, 4 каз 9059/58ВНИИПИпо113035,Тираа 995Государственно елам изобретен Москва, Ж, Ра По комитета и открыт кая наб.