Стабилизированный источник питания для емкостного накопителя энергии

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобг ретения - повышение точности стабилизации выходного напряжения. Заряд емкостного накопителя 12 энергии осуществляется от конденсатора 3 сглаживающего LC-фильтра через накопительный реактор 4 и высоковольтный диодный блок 5. Тиристорный разрядный ключ 8 служит для отвода тока при достижении заданного напряжения на накопителе 12. Точность стабилизации напряжения обратно пропорциональна длительности коммутации ключа 8, определяемой его внутренней индуктивностью . Введение в устройство дополнительного датчика 7 напряжения и элемента ИЛИ 11, через который оба датчика напряжения направляют сигналы на управляющий вход ключа 8, позволяет заменить часть тиристорньгх ячеек последнего на диодные ячейки, т.е. уменьшить внутреннюю индуктивность ключа 8.1 ил. с (Л ю 00 00 00 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 Н 02 M 9 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3901949/24-07 (22) 23.05.85 (46) 07.02.87 Бюл. и 5 (71) Тольяттинское отделение Всесоюзного электротехнического института им.В.И.Ленина (72) А.А.Кувшинов (53) 621.373.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 336779, кл. Н 02 M 9/06, 1970, Гусев О.А. и др. Системы компенсации энергии емкостных накопителей, работающих в частотно-импульсном режиме. Электрофизическая аппаратура.-М:

Атомиздат, 1977, ° вып. 15, с. 72-79, рис. 5. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ЕИКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель изобретения — повышение точности стабилизации выходного напряжения. Заряд емкостного накопителя 12 энергии осуществляется от конденсатора 3 сглаживаюцего .С-фильтра через накопительный реактор 4 и высоковольтный диодный блок 5. Тиристорный разрядный ключ 8 служит для отвода тока при достижении заданного напряжения на на копителе 12. Точность стабилизации напряжения обратно пропорциональна длительности коммутации ключа 8, определяемой его внутренней индуктивностью. Введение в устройство дополнительного датчика 7 напряжения и элемента ИЛИ 11, через который оба датчика напряжения направляют сигналы на управляющий вход ключа 8, позволяет заменить часть тиристорньгх ячеек последнего на диодные ячейки, т.е. уменьшить внутреннюю индуктивность ключа 8.1 ил.

1288872

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации импульсного высоковольтного питания электрофизических нагрузок.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации выходного напряжения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства, Стабилизированный источник питания для емкостного накопителя энергии содержит блок 1 зарядного напряжения, сглаживающий LC-фильтр, сос- 15 тоящий из сглаживающего реактора 2 .и фильтрующего конденсатора. 3, накопительный реактор 4, высоковольтный диодный блок 5, основной 6 и дополнительный 7 датчики напряжения, 20 и-ячейковый высоковольтный тиристорный ключ 8 с тиристорными 9 и диодными 10 ячейками, элемент ИЛИ 11, емкостный накопитель 12 энергии, и выводы 13 и 14 для его подключения. 25

Вход сглаживающего LC-фильтра 2,3 соединен с выходом блока 1 зарядного напряжения, а выход через последовательно включенные накопительный реактор 4 и высоковольтный упорный 30 блок 5 — с выводами 13 и 14. Датчик 6 напряжения включен. между выводами 13 и 14, а и-ячейковый высоковольтный тиристорный ключ 8 — параллельно накопительному реактору 4. н — 05 t„n При этом

Т (t — длиИ тельность разрядного цикла, c — постоянная времени разряда емкостного 4О накопителя 12 энергии) ячеек ключа 8 выполнены диодными. Датчик 7 напряжения включен параллельно совокупности тиристорных ячеек, управляющие входы которых через элемент ИЛИ 11 соедине- ц5 ны с выходами датчиков 6 и 7 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном установившемся состоянии конденсатор 3 сглаживающего

LC-фильтра и емкостный накопитель 12 энергии заряжены. Напряжение конденсатора 3 фильтра практически постоянно и равно среднему значению напряже- 55 ния на выводах блока 1 зарядного напряжения, которое в общем случае является пульсирующим. Напряжение емкостного накопителя 12 энергии имеет пульсирующий характер за счет того, что часть накопленной энергии периодически отдается в импульсную нагрузку. Среднее значение напряжения емкостного накопителя 12 энергии равно напряжению конденсатора 3 фильтра. Предразрядное напряжение Чщ емкостного накопителя 12 энергии йревосходит напряжение конденсатора 3 фильтра, напряжение после окончания разрядного цикла — ниже напряжения конденсатора 3 фильтра.

Если частота следования разрядных циклов выше частоты контура, состоящего из накопительного реактора 4 и емкостного накопителя 12 энергии, через накопительный реак тор 4 протекает практически постоянный ток. Этот ток с помощью высоковольтного диодного блока 5 заряжает емкостный накопитель 12 энергии.

Когда напряжение на последнем достигает величины напряжения конденсатора 3 фильтра, открываются. диодные ячейки 10 высоковольтного тиристорного ключа 8. Тиристорные ячейки 9 остаются в закрытом состоянии, но напряжение на выводах тиристорной части с этого момента становится положительным.

Когда напряжение емкостного накопителя 12 энергии достигает заданной величины, датчик напряжения 6 вырабатывает импульс, который через элемент ИЛИ 11 поступает на управляющие входы тиристорных ячеек 9. Указанные ячейки открываются, и через ключ 8 под действием разности напряжений емкостного накопителя 12 энергии и конденсатора 3 фильтра нарастает ток ° Начинается коммутация тока накопительного реактора 4 с высоковольтного диодного блока 5 на высоковольтный тиристорный ключ 8. Коммутация заканчивается запиранием высоковольтного диодного блока 5, к нему прикладывается обратное напряжение, равное разности напряжений емкостного накопителя 12 энергии и конденсатора 3 фильтра.

Длительность коммутации определяется индуктивностью контура коммутации и величиной коммутирующего напряжения, равного разности напряжений емкостного накопителя 12 энергии и конденсатора 3 фильтра. Индуктивность контура коммутации определяется практически только внутренней 1288872 индуктивностью высоковольтного тиристорного ключа 8, которая необходима для ограничения скорости нарастания анодного тока тиристоров при включении. Во время коммутации через емкостной накопитель 12 энергии протекает ток накопительного реактора 4, поэтому его напряжение несколько увеличивается. После окончания коммутации напряжение емкостного накопи- 1р теля 12 энергии остается неизменным до начала разрядного цикла, вызванного включением нагрузки. Во.время разрядного цикла напряжение емкостного накопителя 12 энергии быстро уменьшается и оказывается меньше напряжения конденсатора 3 фильтра. Разность напряжений емкостного накопителя 12 энергии и конденсатора 3 фильтра становится отрицательной для ,высоковольтного тиристорного ключа 8, что приводит к его запиранию. Ток накопительного реактора 4 протекает через высоковольтный диодный блок 5, заряжая емкостный накопитель 12 энер- 25 гии.

Таким образом, в нормальном устано вившемся режиме работы прямое напряжение высоковольтного тиристорного ключа 8 определяется разностью на- ЗР пряжений емкостного накопителя 12 энергии и конденсатора 3 фильтра.

Если длительность разрядного цикла значительно меньше постоянной времени а разряда емкостного накопителя 12 энергии, что характеризует с практической точки зрения наиболее важный случай формирования в нагрузке квазипрямоугольного импульса тока, то разность напряжений ем- 4р костного накопителя 12 энергии и конденсатора 3 фильтра, т ° е. напряжение Ua на ключе 8, можно оценить по выражению:

Уе — 0,5 ° U„eð t„/, 45

В аварийном режиме, вызванном, например, пробоем конденсатора 3 фильтра, на выводах высоковольтного тиристорного ключа 8 нарастает положительное напряжение, величина кото- 5р рого стремится к уровню напряжения емкостного накопителя 12 энергии.

Однако, как только положительное напряжение на ключе 8 достигает уровня срабатывания датчика 7, послед % ний вырабатывает импульс, который через элемент ИЛИ 11 поступает на управляющие входы тиристорных ячеек 9.

Ключ 8 открывается, и через негр протекает ток накопительного реактора 4

Емкостный накопитель 12 энергии запирается высоковольтным диодным блоком 5 °

Таким образом, величина положительного напряжения на выводах высоковольтного тиристорного ключа 8 определяется уровнем срабатывания датчика 7 напряжения. Для того,. чтобы максимально уменьшить количество послецовательно соединенных тиристорных ячеек 9 высоковольтного тиристорного ключа 8, необходимо уровень срабатывания датчика 7 напряжения выбирать возможно ближе к величине, определяемой приведенным выражением.

В этом случае обеспечивается минимальное количество тиристорных ячеек 9 и, соответственно, минимальная индуктивность высоковольтного тиристорного ключа 8.

Если по какой-либо причине высоковольтный тиристорный ключ 8 не включится, напряжение емкостного накопителя 12 энергии будет возрастать выше необходимой предразрядной величины. Когда разность напряжений емкостного накопителя 12 энергии.и конденсатора 3 фильтра станет равной уровню срабатывания датчика 7 напряжения, последний вырабатывает импульс на отпирание высоковольтного тиристорного ключа 8. В этом случае напряжение на емкостном накопителе 12 энергии равно сумме напряжения конденсатора 3 фильтра и напряжения срабатывания датчика 7. Необходимо, чтобы это напряжение не превысило электрической прочности импульсной нагрузки либо рабочего напряжения конденсаторов емкостного накопителя 12 энергии.

Таким образом, уровень срабатывания U датчика 7 напряжения должен удовлетворять условию

O,5UÄ eî Vã i (U„ Б>) ер где У, — электрическая прочность импульсной нагрузки или допустимое напряжение конденсаторов емкостного накопителя 12 энергии (выбирается меньшая величина), U . .— напряжение конденсатора 3 фильтра.

При указанном выборе уровня срабатывания датчика 7 напряжения канал управления высоковольтным тиристорным

1288872 гии, содержащий сглаживающий LCфильтр, вход которого соединен с выходом блока зарядного напряжения, а выход через последовательно включенные накопительный реактор и высоковольтный диодный блок — с выводас„-05 t n элемент ИЛИ, а ячеек ключа, выполнены диодными (t> — длительность разрядного цикла, постоянная времени разряда емкостного накопителя энергии), причем дополнительный датчик напряжения включен параллельно совокупности тиристорных ячеек ключа, управляющие входы которых через элемент ИЛИ соединены с выходами обоих делителей напряжения.

Составитель JI.Ìoðîçoâ

Техред А.Кравчук Корректор Т.Колб

Редактор Н.Егорова

Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7822/56

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключом 8 от датчика 7 напряжения дублирует канал управления от датчика 6 напряжения. За счет этого исключаются . опасные перенапряженйя на .емкостном накопителе 12 энергии и импульсной на-5 грузке.

В данном устройстве количество тиристорных ячеек 9 высоковольтного тиристорного ключа 8 может быть уменьшено в 2ъ/t„ раз по сравнению с коли- 10 чеством тиристорных ячеек высоковольтного тиристорного ключа в известных устройствах. Во столько же раз может быть уменьшена и внутренняя индуктивность высоковольтного тиристорного ключа 8 без утяжеления воздействия по скорости нарастания анодного тока.

За счет этого значительно повышается точность стабилизации предразрядного напряжения U емкостного накопителя

12 энергии. Кроме того, благодаря исключению опасных перенапряжений на емкостном накопителе 12 энергии и импульсной нагрузке обеспечивается повышенная надежность работы последних. формула и з обретения

Стабилизированный источник питания для емкостного накопителя энерми для подключения емкостного накопителя энергии, датчик напряжения, включенный между упомянутыми выводами, п ÿ÷åéêîâûé высоковольтный тиристорный ключ, включенный параллельно накопительному реактору, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации выходного напряжения, в него введены дополнительный датчик напряжения и