Устройство для зарядки емкостного накопителя энергии

Устройство для зарядки емкостного накопителя энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для зарядки емкостных накопителей энергии, и может быть использовано для питания генераторов импульсных токов и напряжений. Целью изобретения является повышение КПД и надежности устройства. Устройство для зарядки емкостного накопителя энергии содержит клеммы подключения источника питания, последовательно соединенные ключи 1 и 2, первичную обмотку 3 трансформатора 4, вторичную обмотку 5 трансформатора, выпрямитель 6, накопительный конденсатор 7, датчик 8 напряжения, нагрузку 9, блок 10 управления, блок 11 вычисления зарядного тока, сумматор 12, задатчик 13 тока, блок 14 ограничения напряжения, формирователь 15 задающего тока, задатчик 16 напряжения, датчик 17 тока. Введение отрицательной обратной связи по току и положительной по напряжению позволяет более точно реализовать зарядку емкостного накопителя энергии в режиме неизменным током. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Щ)5 Н К

5 ЕЬЮЗНМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fiQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

М А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4308915/24-21 (22) 25 ° 09.87 (46) 07.04.90. Бюл. 13 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им. С.М. Киро" ва (72) Г.А. Шадрин, Ю.И. Либа и

В.Б. Шнейдер (53) 621.374(088.8) (56) Булатов О.Г. Тиристорные схемы включения высокоинтенсивных источников света.-М.: Энергия, 1975, с. 159, рис. 5-38.

Авторское свидетельство СССР и 552681, кл. H 03 K 3/53, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДКИ ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для зарядки емкостных накопителей энергии, и может быть использовано

„„Я0„„1555833 А 1

2 для питания генераторов импульсныхтоков и напряжений. Целью изобретения является повышение КПД и надежности устройства. Устройство для зарядки емкостного накопителя энергии содер" жит клеммы подключения источника питания, последовательно соединенные ключи I и 2, первичную обмотку 3 трансформатора 4, вторичную обмотку

5 трансформатора, выпрямитель 6, накопительный конденсатор 7, датчик 8 напряжения, нагрузку 9, блок 10 управления, блок 11 вычисления зарядного тока, сумматор 12, задатчик 13 тока, блок 14 ограничения напряжения, формирователь 15 задающего тока, за" датчик 16 напряжения, датчик 17 тока.

Введение отрицательной обратной связи по току и положительной по напряжению позволяет более точно реализовать С:: зарядку емкостного накопителя энергии в режиме неизменным током. 13 и. ф-лы, 3

4 ил. з 1555833

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для зарядки емкостных накопителей энергии, и может быть использовано для питания генераторов импульсных токов и напряжений.

Целью изобретения является повышение КПД и надежности устройства.

На фиг. 1 представлена схема устройства для зарядки емкостного накопителя энергии; на Фиг. 2 - схема формирователя задающего тока; на фиг. 3 - диаграмма изменения напряжения на конденсаторе Формирователя задающего тока; на фиг. 4 - диаграммы токов и напряжений, поясняющие принцип работы зарядного устройства.

Устройство содержит последователь- 20 но соединенные ключи 1 и 2, первичную обмотку 3 трансформатора 4, к вторичной обмотке которого через выпрямитель 6 подключен накопительный конденсатор 7, параллельно которому включены датчик 8 напряжения и нагрузка

9, управляющие входы ключей соединены с блоком 10 управления, блок 11 вычисления зарядного тока соединенный с вычитающим входом суМ аТора 12, пер 30 вый вход сумматора соединен с задатчиком 13 тока, а второй с первым выходом блока 14 ограничения напряжения, второй выход которого через формирователь 15 задающего тока соединен с задатчиком тока, первый вход огра-., З5 ничителя напряжения подключен к дат- чику напряжения, а второй к задатчику

16 напряжения, выход датчика 17 тока, включенного в цепь заряда накопитель" ного конденсатора, подключен к входу блока вычисления зарядного тока, Фор" мирователь 15 задающего тока содержит последовательно соединенные генератор тока, на полевом транзисторе 18 и переменном резисторе 19, и конденсатор 20, параллельно которому включены ограничитель 21 напряжения на ста" билитроне и разрядный ключ на транзисторе 22 с ограничительным сопротивлением 23 в цепи коллектора и сопротивлением 24 базового смещения транзистора. В цепи заряда накопительного конденсатора может быть установлен сглаживающий дроссель 25, для запуска устройства используется кнопка 26 "Пуск".

Рассматривается вначале работа отдельных блоков устройства {фиг. 1-4), Формирователь 15 (фиг. 2) задающего тока работает следующим образом.

В исходном состоянии разрядный ключ-транзистор 22 открыт и конденса" тор 20 разряжен. При подаче на вход (фиг. 1) положительного сигнала U (нажатием кнопки 26 ".Пуск" ) транзистор 22 запирается. Конденсатор 20 -..зряжается неизменным током, напряжение на его обкладках (фиг. 2 и 3) на участке ОА нарастает линейно и достигает величины U „, при которой ограничитель 21 напряжения - стабилитрон пробивается. Неизменным уровень напряжения U H сохраняется на участке

АВ {Фиг. 3) до момента снятия с ключа 22 запирающего сигнала U npu этом конденсатор 20 разряжается (участок ВС) через резистор 23. Величина тока (скорость) зарядки конденсатора

20 изменяется переменным сопротивлением 19 (Фиг. 3, участок ОА). блок ll вычисления зарядного тока выполнен на основе двухканального ин"

I тегратора с общей для обоих каналов схемой переключателя аналогового сигнала. 8 каналах блока 11 сигнал с датчика 17 тока поочередно интегрируется в один и запоминается в другой, полупериоды напряжения 27 сети (фиг, 4), причем перед началом интегрирования напряжения 28 и.29 на выходах интегратора каждый раз обнуляются (фиг. 4, кривые) .

8 сумматоре 12 осуществляется сум" мирование напряжения 30 (U» = U>U ) отрицательной обратной связи по току и напряжения U управления поло" жительной обратной связи по напряже" нию накопительного конденсатора 7.

Напряжение 30 ошибки по току пред" ставляет собой разность напряжений

28, 29 и 31, поступающих с блока 11 вычисления зарядного тока и задвтчика 13 тока. В блок 11 с датчика 17 тока поступает сигнал, пропорциональный выпрямленному току нагрузки 32, протекающему по первичной обмотке 3 трансформатора 4, Блок 14 ограничения уровня напряжения состоит из прецизионного усили- теля - ограничителя и триггера, управляемого кнопкой 26 ".Пуск" и сигналом с блока 14.

Устройство работает следующим образом.

Задатчиками 13 и 16 устанавливаются необходимые уровни тока и напряже5 155583 ния зарядки конденсатора 7 ° Цикл за" рядки начинается с момента нажатия кнопки 26 "Пуск". На вход сумматора

12 с задатчика 13 тока поступает напряжение 31 (U ), которое в виде нап5 ряжения 33 (U ) подается непосредственно на блок 10 управления, так как напряжение Uq = U = О. Блок l0 управления представляет собой синхро" низированный с напряжением 27 сети широтно-импульсный модулятор с вертикальным принципом и распределитель им. пульсов 34 и 35 управления ключами и 2. Вначале длительность импульсов

34 небольшая (Ы„;=О), а импульсов 35, управляющих ключом 2, близка к максимальному значению (n-2м ;). Ключ 1 замыкается и по обмотке 3 трансформатора 4 начинает. протекать ток 32, к ней 20 прикладывается напряжение 36 (U„, за" штрихованные площадки). Поскольку к накопительному конденсатору 7 подается выпрямленное напряжение 36 небольшой величины, то и ток зарядки не пре-25 вышает номинального значения. С появлением тока зарядки и напряжения на конденсаторе 7 в действие вступают блок 11 вычисления зарядного тока (по среднему или другому любому значению), датчик 8 напряжения и блок 14 ограничения уровня напряжения. Теперь на все входы сумматора 12 поступают сигналы напряжений Us, U> и U> и на вход блока 10 управления подается суммарное напряжение 33, определяемое из уравнения U = U — U> + U .

Через несколько периодов напряжения 27 сети угол коммутации ключа I достигнет значения о = ф/„,(фиг. 4, а), Здесь, на интервалах О о аЫ „, и -М„,М<а, первичная обмотка 3 трансформатора 4 подключена ключом 1 к питающей еети, а на интервалеЫ„,аЫ н-Ы„, замкнута накоротко ключом 2, при этом из сети потребляется импульсный ток.

При равенстве напряжений 28, 29 и 31 (Us = U ) напряжение 30 ошибки

U (фиг. 4, б) обратной связи по току равно нулю и ток зарядки становит" ся неизменным. Теперь изменение длительности импульсов 34 и 35 управле" ния ключей 1 и 2, а также углов oL =Ы„, коммутации в диапазоне 061„ае /2 происходит в процессе зарядки конденсатора 7 только эа счет изменения напряжения U, снимаемого с датчика 8 напряжения (фиг, 4, б) .

6

В момент равенства напряжений датчика 8 и эадатчика 16 блоком 14 производится ограничение уровня напряжения -; напряжение U остаетcR неизменным, а с входа формировате» ля 15 задающего тока снимается запи" рающий сигнал Ug.. При этом напряжение

Б (участок ВС, фиг. 3) на выходе задатчика тока, напряжение У на выходе блока 11 и ток зарядки становятся э равными нулю. Угол М = Ы <,регулирования ключей 1 и 2 перестает изменяться и зарядка конденсатора 7 прекращается. Следующий. цикл зарядки ссуществляется аналогично.

Разрядка конденсатора 7 осуществляется через нагрузку - разрядник 9 по мере снижения напряжения на е о обкладках пропорционально снижаются напряжения U = U, а длительность импульсов 34 и 35 управления ключами

1 и 2 может достичь нуля и максимума, соответственно.

Формула изобретения

1. Устройство для зарядки емкостного на копителя энергии, содержащее клеммы подключения источника питания, параллельно которым включены два последовательно соединенных ключа, параллельно одному из которых подключена первичная обмотка трансформатора, к вторичной обмотке трансформатора через выпрямитель подключен накопительный конденсатор с подключенными параллель" но ему датчиком напряжения и нагрузкой, управляющие входы ключей соеди" иены с блоком управления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, введены блок вычисления зарядного тока, сумматор, задатчик тока, блок ограничения напряжения, формирователь задающего тока, задатчик напряжения, датчик тока, включенный между выпрямителем и накопительным конденсатором, выходом соединен через блок вычисления зарядного тока с вычитающим входом сумматора, выход которого подключен к входу блока управления, первый вход сумматора соединен с выходом задатчика тока, а второй вход - с первым выходом блока ограничения напряжения, второй выход которого через формирователь задающего тока соединен с входом задатчика тока, первый вход ограничи- теля напряжения подключен к датчику

7 1555833

И or

9 иг. Ф

Составитель А. Петров

Редактор Г. Гербер Техред М.Ходанич Корректор В. Кабации

Заказ 562 Тираж 662 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113J35, Москва, 3 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Гагарина, 191 напряжения, а второй вход - к задатчику напряжения.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирователь задающего тока состоит из последовательно соединенных регулируемого генератора тока и конденсатора, параллельно которому подключены ограничитель напряжения и разрядный ключ, управляющий вход которого соединен с входом, а точка соединения генератора тока и конденсатора через масштабирующий блок - с выходом формирователя задающего тока.