Способ заряда накопительных конденсаторов и устройство для его реализации

(и)864507 Союз СоветскнкСоциалистнческмкРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет ао делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Институт электродинамики АН Украинской;ССР(54) СПОСОБ ЗАРЯДА НАКОПИТЕЛЬНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИИзобретение относится к импульсной техни-ке и может быть использовано при заряде накопительных конденсаторов многоканальныхгенераторов импульсных токов.Известен способ заряда накопительных конденсаторов, заключающийся в том, что накопительный конденсатор периодически подключаютк источнику неизменного напряжения, заряжают до заданного уровня напряжения и разряжают на разрядную цепь 11.Однако при этом способе заряда накопительных конденсаторов наблюдаются значитель.ные броски потребляемого тока и, следовательно, потребляемой мощности, а также зна.чительная неравноМерность загрузки элементовзарядной цепи.Известен способ заряда накопительных кон.денсаторов, заключающийся в том, что накопительный конденсатор периодически подключают к преобразователю источника напряжения в источник мощности, заряжают при не-,изменнойпо величине потребляемой мощностидо заданного уровня напряжения и периодически разряжают на разрядную цепь 2, Ф 2Однако для обеспечения режима источникамощности в элементах преобразователя необходимо запасать энергию, соизмеримую с энергней накопительного конденсатора, при этом. установленная мощность элементов преобразователя источника напряжения в источник мощ.ности в несколько раз превышает его среднююмощность,Наиболее близким по технической сущности0к данному изобретению является способ заряда накопительных конденсаторов, заключающийся в том, что каждый из и накопительныхконденсаторов периодически подключают к нсточнику тока, заряжают одинаковым и нсиэ.меннымпо величине током до соответствую 35щего заданного уровня разрядного напряжения и периодически разряжают иа соответству.ющую ему разрядную цепь, Этот способ реализован в устройстве, содержащем источник тока,выход которого подсоединен к включенным20последовательно первичным обмоткам трех.трансформаторов, вторичные обмотки которых,подсоединены через три выпрямителя к трем864507 ра, каждый нз которых шунтнрует первичную обмотку одного из трансформаторов, и блок управления коммутаторами 3).Недостатками прн данном способе заряда накопительных конденсаторов являются большое значение максимальной потребляемой мощности устройства, равное в общем случае сумме мощности заряда всех накопительных конденсаторов, и большие масса и габариты устройства в целом, Это обусловлено тем, что в начальный момент зарядки неизменный по величине выходной ток источника тока протекает по первичным обмоткам всех трансформаторов, т. е. накопительные конденсаторы подключают к источнику тока одновременно, Максимальное значение потребляемой мощности определяет установленную мощность источника тока, влияет на его массо-габаритные показатели и, следовательно, массо. габаритные показатели устройства в целом, Указанный недостаток особенно сказывается в тех случаях, когда разряд каждого из накопительных конденсаторов производят в момент достижения на нем соответствующего уровня разрядного напряженияЦелью настоящего изобретения является уменьшение потребляемой мощности и улучше. ние массо-габаритных показателей устройства в целом.Указанная цель достигается тем, что в способе заряда накопительных конденсаторов каждый иэнакопительных конденсаторов периодически подключают к источнику тока, заряжают одинаковым и неизменным по величине током до соответствующего заданного уровня разрядного напряжения и периодически разряжают на соответствующую ему разрядную цепь, причем каждый из и накопительных конденсаторов подключают к источ. нику тока поочередно, каждый из И сдвигов во времени между подключениями выбирают в зависимости от величины емкости и -го накопительного конденсатора и заданного уровня его разрядного напряжения, а разряд производят в момент достижения и -ым накопительным конденсатором соответствующего заданного уровня разрядного напряже. ния.В устройство для реализации способа, содержащее источник тока, выход которого подсоединен к включенным последовательно первичным обмоткам трех трансформаторов, вторичные обмотки которых подсоединены через три выпрямителя к трем накопительным кон. денсаторам, трн коммутатора, каждый из которых шунтирует первичную обмотку одного из трансформаторов, и блок управления коммутаторами, величины емкостей накопительных конденсаторов выбраны иэ соотношения 41:2:4, а для осуществления синхронизации работы блока управления. коммутаторами вве- ден генератор тактовых импульсов с эаданны. ми временными сдвигамн, соответствующие 1 т -а-т- ,ь 14 ;О, где Т - время зарядного процесса накопительного конденсатора с наибольшей величиной емкости.На фиг. 1 показано устройство для реали. 5 10 5 20 25 3035 40 45 50 55 зации данного способа; на фиг. 2 - диаграмма его работы,Устройство содержит источник 1 тока, вы. ход которого подсоединен к включенным по. следовательно обмоткам трех трансформато. ров 2 - 4, вторичные обмотки которых подсоединены через три выпрямителя 5-7 к трем накопительным конденсаторам 8-10, три коммутатора 11 - 13, шунтирующих первичные обмот. кн трансформаторов, блок 14 управления ком. мутаторами и генератор 15 тактовых импуль.сов.Устройство работает следующим образом.Первоначально коммутаторы 11 - 13 эамкнуты и, следовательно, первичные обмотки трансформаторов 2-4 эакорочены. Напомним, что общий ток на выходе источника тока 1 остается неизменным независимо от положения коммутаторов 11 - 13, В момент времени, который будем считать эа О (начало отсчета), генератор тактовых импульсов подает первый синхрониэирующий импульс на вход блока управления коммутаторами, после чего блок управления коммутаторами выдает разрешаю. щий сигнал на размыкание коммутатора 13. Неюмениый по величине выходной ток источ. ника 1 тока начинает протекать по первичной обмотке трансформатора 4, и начинается заряд накопительного конденсатора 1 О. Время зарядного процесса накопительного конденсатора 10 (накопительного конденйтора с наибольшей величиной емкости) составляет Т. Через время - т генератор тактовых импульсов14выдает второй синхронизирующий импульс, происходит размыкание коммутатора 11. Не. юмеиный по величине выходной ток источника 1 тока протекает теперь и, по первичной обмотке трансформатора 2 и, следовательно, начинается заряд накопительного конденсатора 8. Спустя время - , т (с момента времени, принятого за 0) размыкается коммутатор 12, выходнои ток источника 1 протекает и по первичной обмотке трансформатора 3, и начинается заряд накопительного конденсатора 9, Разряд каждого иэ накопительных конденсаторов 8 - 10 производят в момент достижения ими соответствующего заданного уровня разрядного напряжения. После разряда каждыйю накопительных конденсаторов 8-10 снова переходит в режим заряда. В дальнейшем работа устройства циклически повторяется.864507 Реализация описанного способа позволяетуменьшить величину максимальной потребляемой мощности, и следовательно, улучшитьмассо-габаритные показатели устройства,На фиг, 2 показана диаграмма работы предлагаемого устройства при заряде накопительных конденсаторов до одинакового уровнязарядного напряжения, которое принято за 1.Указанные сдвиги во времени между подключениями к источнику тока каждого из трехнакопительных кЬнденсаторов (отношение ве.личин емкостей накопительных конденсаторовравно 1:2:4) позволяют получить величинумаксимальной потребляемой мощности, равной2,28, вместо максимального значения, равногоЗр при отсутствии вышеупомянутых сдвигов вовремени, Напомним, что так как ток на выходе источника тока неизменен по величине, топотребляемая устройством мощность пропорциональна напряжению на накопительных конденсаторах, т.е. РБ О (см, фиг. 2).Таким образом, благодаря тому, что каж.дый из п накопительных конденсаторов подключают к источнику тока поочередно, каждый из и сдвигов во времени между подключениями выбирают в зависимости от величины емкости и -го накопительного конденсатора и заданного уровня его разрядного напряжения, а разряд производят в момент до.стижения и- ым накопительным конденсаторомсоответствующего заданного уровня разрядного напряжения. Предлагаемый способ отлича.ется от известного, так как позволяет уменьшить потребляемую мощность и улучшитьмассо-габаритные показатели устройства в це.лом. Этому способствует и то, что в устройстве величины емкостей накопительных конденсаторов относятся как 1:2:4, а сдвиги вовремени между подключениями каждого изтрех накопительных конденсаторов к источнику тока составляют соответственно - Т - т О,, Ъгде Т - время зарядного процесса накопительного конденсатора с наибольшеи величинойемкости,401. Пентегов И, В. Анализ процессов в зарядных цепях с затухающим резонансом,Повышение эффективности устройств преобразовательной техники, ч, 4, К "Наукова45 думка", 1973, с. 290-299.2. Голубев П. В, Системы электропитанияпотребителей импульсной мощности, М.,"Энергия", 1976, с. 35-39,3, Волков И. В., Вакуленко В, М. Источники электропитания лазеров. К"Техника",1976, с. 112 (прототип),Формула изобретения 1. Способ заряда накопительных конденсаторов, заключающийся в том, что каждый из п накопительных конденсаторов периодически подключают к источнику тока, заряжают одинаковым и неизменным по вс 1 ичине токомдо соответствующего заданного уровня разрядного напряжения и периодически разряжаютна соответствующую сму разрядную цепь, о т 5 л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения потребляемой мощности и улучшения массо-габаритных показателей, каждыйиз ц накопительных конденсаторов подключают к источнику тока поочередно, каждыйО иэ и сдвигов во времени между подключениями выбирают в зависимости от величиныемкости п -го накопительного конденсатораи заданного уровня его разрядного напряжения, а разряд производят в момент достиже.1 Ь ния о - ым накопительным конденсаторомсоответствующего заданного уровня разрядного напряжения.2. Устройство для реализации способа пои. 1, содержащее источник тока, выход которого подсоединен к включенным последовательно первичным обмоткам трех трансформаторов, вторичные обмотки которых нодсоединены через три выпрямителя к трем накопительным конденсаторам, три коммутатора, кажд 5 дый из которых шунтнрует первичную обмот.ку одного иэ трансформаторов, и блок управления коммутаторами, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что величины емкостей накопительных конденсаторов выбраны иэ соотношения1:2:4, а для осуществления синхронизации работы блока управления коммутаторами введен генератор тактовых импульсов с заданными сдвигами, соответствующнс - 1; - т; О,где Т - время зарядного процесса накопи,тельного конденсатора с наибольшей величиной емкости,1 Ист(1 чникн. информации,принятые во внимание при экспертизе