RU18026U1

RU18026U1 - CHARGER

Info

Publication number: RU18026U1
Application number: RU2000131975/20U
Authority: RU
Inventors: А.А. Аллас; А.Ю. Коротков; В.М. Опре; А.В. Федоров
Original assignee: Коротков Артур Юрьевич
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2001-05-10

Abstract

Зарядное устройство, содержащее нерегулируемый источник ЭДС, зарядную индуктивность, последовательно соединенную с зарядным управляемым вентилем, катод которого подключен к зажиму формирующего двухполюсника и аноду разрядного управляемого вентиля, к катоду которого подсоединена нагрузка, второй вывод которой соединен со вторым зажимом формирующего двухполюсника и минусовой шиной источника ЭДС, отличающееся тем, что дополнительно введены первый полностью управляемый ключ, один зажим которого подсоединен к плюсовому зажиму источника ЭДС, а второй - к входному зажиму зарядной индуктивности, нулевой диод, катод которого подключен к входному зажиму зарядной индуктивности, а анод - к минусовой шине источника ЭДС, второй полностью управляемый ключ, один зажим которого подключен к выходному зажиму зарядной индуктивности, а второй - к минусовой шине источника ЭДС, а также управляемый вентиль рекуперации, анод которого соединен с выходным зажимом зарядной индуктивности, а катод - с плюсовым зажимом источника ЭДС.A charging device comprising an unregulated source of EMF, a charging inductance connected in series with a charging controlled valve, the cathode of which is connected to the terminal of the forming two-terminal device and the anode of the discharge controlled valve, to the cathode of which a load is connected, the second terminal of which is connected to the second terminal of the forming two-terminal device and the negative bus of the source EMF, characterized in that the first fully controllable key is additionally introduced, one clip of which is connected to a positive terminal source and the EMF, and the second to the input terminal of the charging inductance, a zero diode, the cathode of which is connected to the input terminal of the charging inductance, and the anode to the negative side of the EMF source, the second is a fully controllable key, one terminal of which is connected to the output terminal of the charging inductance, and the second - to the negative side of the EMF source, as well as a controlled recovery valve, the anode of which is connected to the output terminal of the charging inductance, and the cathode is connected to the positive terminal of the EMF source.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области силовой импульсной техники и может быть использована при создании генераторов импульсов, у которых в качестве накопителя используется формирующий двухполюсник .The inventive utility model relates to the field of power pulse technology and can be used to create pulse generators, in which a forming two-terminal device is used as a drive.

Известно широко применяемое на практике зарядное устройство, основанное на принципе резонансно-диодного заряда емкостного накопителя от источника ЭДС, когда в случае высокого значения добротности зарядной цепи, нулевом начальном напряжении заряда накопителя и нулевом начальном токе зарядной индуктивности напряжение заряда накопителя всегда равно 2Е I.A charger is widely used in practice and is based on the principle of a resonant-diode charge of a capacitive storage from an EMF source, when in the case of a high value of the Q factor of the charging circuit, zero initial charge voltage of the drive and zero initial charge inductance current, the charge voltage of the drive is always 2E I.

Оно состоит из источника ЭДС, последовательно соединенного с зарядной индуктивностью, отсекающим диодом и емкостным накопителем, представляющим собой формирующий двухполюсник, второй вывод которого подключен к минусовой шине источника ЭДС. Параллельно формирз ющими двухполюснику подключен разрядный управляемый вентиль, соединенный последовательно с нагрузкой.It consists of an EMF source connected in series with a charging inductance, a cut-off diode and a capacitive storage device, which is a two-terminal device, the second terminal of which is connected to the negative bus of the EMF source. A parallel controlled valve connected in series with the load is connected in parallel with the two-terminal circuits.

Недостатком данной схемы является отсутствие возможности регулирования напряжения заряда формирующего двухполюсника до уровней напряжений больше и меньше 2Е.The disadvantage of this scheme is the inability to control the charge voltage of the forming two-terminal network to voltage levels of more and less than 2E.

Обычно для обеспечения регулирования напряжения заряда приходится использовать регулируемые источники ЭДС, что существенно усложняет схемы генераторов импульсов.Usually, to ensure regulation of the charge voltage, it is necessary to use regulated sources of EMF, which significantly complicates the circuit of the pulse generators.

зарядный управляемый вентиль и формирующий двухполюсник, параллельно которому подключен разрядный управляемый вентиль, соединенный последовательно с нагрузкой, а также дополнительный управляемый вентиль, анод которого подключен к аноду зарядного управляемого вентиля, а катод к минусовой шине источника ЭДС 2. Данное устройство выбрано в качестве прототипа, так как является наиболее близким к заявляемой полезной модели.controlled charging valve and forming a two-terminal, in parallel with which a controlled discharge valve connected in series with the load is connected, as well as an additional controlled valve, the anode of which is connected to the anode of the charging controlled valve and the cathode to the negative bus of the EMF source 2. This device is selected as a prototype, as it is closest to the claimed utility model.

Получение регулируемого уровня зарядного напряжения формирующего двухполюсника, превышающего значение 2Е, обеспечивается путем предварительного накопления электромагнитной энергии в зарядной индуктивности, подключаемой параллельно основному источнику питания с помощью дополнительного управляемого вентиля.Obtaining an adjustable level of the charging voltage of the forming two-terminal network, exceeding the value of 2E, is achieved by preliminary accumulation of electromagnetic energy in the charging inductance, connected in parallel with the main power source using an additional controlled valve.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности регулирования уровня зарядного напряжения до значений меньших 2Е, и обеспечения прецизионного заряда формирующего двухполюсника.The disadvantage of this device is the inability to control the level of the charging voltage to values less than 2E, and to ensure the precision charge of the forming two-terminal device.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является возможность получения как прецизионного, так и регулируемого уровня зарядного напряжения как большего, так и меньшего 2Е при сохранении высокого значения КПД цепи заряда.The problem to which the claimed utility model is directed is the possibility of obtaining both a precision and an adjustable level of the charging voltage, both greater and less than 2E, while maintaining a high value of the efficiency of the charge circuit.

Для решения поставленной задачи в зарядное устройство, содержащее нерегулируемый источник ЭДС, зарядную индуктивность, последовательно соединенную с зарядным управляемым вентилем, катод которого подключен к зажиму формирующего двухполюсника и аноду разрядного управляемого вентиля, к катоду которого подсоединена нагрузка, второй вывод которой соединен со вторым зажимом формирующего двухполюсника и минусовой шиной источника ЭДС дополнительно введены первый полностью управляемый ключ, один зажим которого подсоединен к плюсовому зажиму источника ЭДС, а второй к входному зажиму зарядной индуктивности, нулевой диод, катод которого подключен к входному зажиму зарядной индуктивности, а анод к минусовой шине источника ЭДС, второй полностью управляемый ключ, один зажим которого подключен к выходному зажиму зарядной индуктивности, а второй к минусовой шине источника ЭДС, а так же управляемый вентильTo solve this problem, a charging device containing an unregulated source of EMF, a charging inductance connected in series with a charging controlled valve, the cathode of which is connected to the terminal of the forming two-terminal device and the anode of the discharge controlled valve, to the cathode of which a load is connected, the second terminal of which is connected to the second terminal of the forming the two-terminal network and the negative busbar of the EMF source additionally introduced the first fully controllable key, one clip of which is connected to the positive terminal the emf source, and the second to the input terminal of the charging inductance, a zero diode, the cathode of which is connected to the input terminal of the charging inductance, and the anode to the negative bus of the source of the EMF, the second fully controllable key, one terminal of which is connected to the output terminal of the charging inductance, and the second to negative busbar EMF source, as well as controlled valve

рекуперации, анод которого соединен с выходным зажимом зарядной индуктивности, а катод с плюсовым зажимом источника ЭДС. На фиг. представлена схема заявляемого зарядного устройства .recovery, the anode of which is connected to the output terminal of the charging inductance, and the cathode with a positive terminal of the emf source. In FIG. presents a diagram of the inventive charger.

Зарядное устройство содержит (см. фиг.) последовательно соединенные нерегулируемый источник ЭДС 1, первый полностью управляемый ключ 2, зарядную индуктивностью 3, зарядный управляемый вентиль 4 и формирующий двухполюсник (ФД) 5, параллельно которому подключен разрядный управляемый вентиль 6, соединенный последовательно с нагрузкой 7, а также второй полностью управляемый ключ 8, один зажим которого подключен к аноду зарядного управляемого вентиля 4, а второй к минусовой шине источника ЭДС 1, соединенной с анодом нулевого диода 9, катод которого подключен к входному зажиму зарядной индуктивности 3, к выходному зажиму которой подключен анод управляемого вентиля рекуперации 10, катод которого подключен к плюсовому зажиму источника ЭДС 1.The charger contains (see Fig.) A non-regulated source of EMF 1 connected in series, a first fully controllable switch 2, a charging inductance 3, a charging controllable valve 4 and a two-terminal forming circuit (ФД) 5, in parallel with which a discharge controllable valve 6 is connected, connected in series with the load 7, as well as a second fully controllable key 8, one clamp of which is connected to the anode of the charging controllable valve 4, and the second to the negative bus of the EMF source 1, connected to the anode of the zero diode 9, whose cathode connected to the input terminal of the charging inductance 3, the output terminal of which is connected to the anode of the controlled recovery valve 10, the cathode of which is connected to the positive terminal of the EMF source 1.

Устройство обеспечивает прецизионный и регулируемый заряд в трех режимах для следующих диапазонов уровней напряжений заряда:The device provides precision and adjustable charge in three modes for the following ranges of charge voltage levels:

от Е - 2Е - первый режим;from E - 2E - the first mode;

от О - Е - второй режим; 2Е - третий режим.from O - E - the second mode; 2E - the third mode.

Для обеспечения первого режима необходимо одновременно включить первый полностью управляемый ключ 2 и зарядный управляемый вентиль 4, при этом начинается резонансно-диодный заряд ФД 5. При достижении заданного уровня зарядного напряженияTo ensure the first mode, it is necessary to simultaneously turn on the first fully controllable switch 2 and the charging controllable valve 4, while the resonant-diode charge of PD 5 starts. When the specified level of charging voltage is reached

необходимо включить управляемый вентиль рекуперации 10 и выключить первый полностью управляемый ключ 2. Поскольку напряжение на ФД 5 превышает напряжение источника ЭДС 1, то в контуре, образованном ФД 5, зарядным управляемым вентилем 4, управляемым вентилем рекуперации 10 и источником ЭДС 1 происходит автоматическое выключение зарядного управляемого вентиля 4 и процесс заряда ФД 5 прекращается практически мгновенно, а ток зарядной индуктивности 3 после выключения первого полностью управляемого ключа 2 начинает течь по контуру, образованномуit is necessary to turn on the controlled recovery valve 10 and turn off the first fully controlled key 2. Since the voltage on the PD 5 exceeds the voltage of the EMF 1 source, then in the circuit formed by the PD 5, the charging controlled valve 4, the controlled recovery valve 10 and the EMF 1 source automatically turn off the charger controlled valve 4 and the process of charging PD 5 stops almost instantly, and the current of the charging inductance 3 after turning off the first fully controlled key 2 begins to flow along the circuit formed

Е 2ЕE 2E

зарядной индуктивностью 3, управляемым вентилем рекуперации 10, источником ЭДС 1, нулевым диодом 9, и вся энергия магнитного поля зарядной индуктивности 3 передается в ЭДС 1.charging inductance 3, controlled by the recovery valve 10, the source of the EMF 1, the zero diode 9, and all the energy of the magnetic field of the charging inductance 3 is transferred to the EMF 1.

Для обеспечения второго режима необходимо так же одновременно включить первый полностью управляемый ключ 2 и зарядный управляемый вентиль 4. При достижении заданного уровня зарядного напряженияTo ensure the second mode, it is also necessary to simultaneously turn on the first fully controllable key 2 and the charging controllable valve 4. When the specified level of charging voltage is reached

выключается второй полностью управляемый ключ 8 на короткий отрезок времени равный времени восстановления запирающих свойств зарядного управляемого вентиля 4 и при этом включается управляемый вентиль рекуперации 10 и выключается первый полностью управляемый ключ 2. В контуре, образованном ФД 5, зарядным управляемым вентилем 4 вторым полностью управляемым ключом 8 происходит автоматическое выключение зарядного управляемого вентиля, ток зарядной индуктивности 3 течет через второй полностью управляемый ключ 8 короткий промежуток времени, определяемый временем восстановления запирающий свойств зарядного управляемого вентиля 4.the second fully controlled key 8 is turned off for a short period of time equal to the recovery time of the locking properties of the charging controlled valve 4, and the controlled recovery valve 10 is turned on and the first fully controlled key 2 is turned off. In the circuit formed by PD 5, the charging controlled valve 4 is the second fully controlled key 8, the charging controlled valve is automatically turned off, the charging inductance current 3 flows through the second fully controlled key 8 for a short period of time, predelyaemy recovery time properties of charging locking managed valve 4.

После отключения второго и первого полностью управляемых ключей 8 и 2, магнитная энергия запасенная на данный момент времени в зарядной индуктивности 3 передается в источник ЭДС 1 по контуру, образованному нулевым диодом 9, зарядной индуктивностью 3 и управляемым вентилем рекуперации 10.After turning off the second and first fully controllable keys 8 and 2, the magnetic energy stored at the given time in the charging inductance 3 is transferred to the EMF source 1 along the circuit formed by the zero diode 9, the charging inductance 3 and the controlled recovery valve 10.

Для обеспечения третьего режима производится одновременное включение первого и второго полностью управляемых ключей 2 и 8. Ток зарядной индуктивности 3 при этом начинает расти по линейному закону и при достижении уровня, который заведомо обеспечит заданный уровень зарядного напряжения ФД 5изад 2Е,To ensure the third mode, the first and second fully controllable keys 2 and 8 are simultaneously turned on. The charging inductance 3 current at the same time begins to grow according to a linear law and when a level is reached that will obviously provide a given level of charging voltage PD 5 from 2E,

включается зарядный управляемый вентиль 4 и выключается второй полностью управляемый ключ.the charging controlled valve 4 is turned on and the second fully controlled key is turned off.

Как только напряжение заряда достигло Узад 2Е, включается управляемый вентиль рекуперации и выключается первый полностью управляемый ключ 2.As soon as the charge voltage has reached Uzad 2E, the controlled recovery valve is turned on and the first fully controlled key 2 is turned off.

О изад ЕAbout Isad E

Автоматическое выключение зарядного управляемого вентиля 4 происходит в контзфе образованном ФД 5, зарядным управляемым вентилем 4, управляемым вентилем рекуперации 10 и источником ЭДС 1.Automatic shutdown of the charging controlled valve 4 occurs in the counterfeit formed by the PD 5, the charging controlled valve 4, the controlled recovery valve 10 and the emf source 1.

Ток заряда индуктивности 3 после выключения первого полностью управляемого ключа 2 начинает течь по контуру, образованному зарядной индуктивностью 3, управляемым вентилем рекуперации 10, источником ЭДС 1 , нулевым диодом 9, и вся энергия магнитного поля зарядной индуктивности 3 передается в источник ЭДС1The inductance charge current 3 after turning off the first fully controllable switch 2 starts flowing along the circuit formed by the charging inductance 3, controlled by the recovery valve 10, the emf source 1, zero diode 9, and all the energy of the magnetic field of the charging inductance 3 is transferred to the emf source 1

По окончании процесса заряда ФД 5 его разряд на нагрузку 7 происходит после включения разрядного управляемого вентиля.At the end of the process of charging PD 5, its discharge to load 7 occurs after the discharge of the controlled discharge valve.

Прецизионность процесса заряда определяется как быстродействием системы управления, которая производит сравнение изменяющегося во времени напряжения заряда ФД 5 с эталонным, так временем включения управляемого вентиля рекуперации 10 или второго полностью управляемого ключа 8 и временем выключения зарядного управляемого вентиля 4, которые остаются в восстановившемся режиме работы зарядного устройства остаются практически постоянными и определяются только типами вентилей или ключей.The precision of the charging process is defined as the speed of the control system, which compares the time-varying voltage of the PD 5 charge with the reference one, so the turn-on time of the controlled recovery valve 10 or the second fully-controlled key 8 and the turn-off time of the charge-controlled valve 4, which remain in the restored charging mode devices remain almost constant and are determined only by the types of valves or keys.

Источники информации:Sources of information:

1.Электроника: Справочная книга / Ю.А. Быстров, Я.М. Великсон, В.Д. Вогман и др.; под ред. Ю.А. Быстрова СПб.: Энергоатомиздат, 1996, стр.176.1. Electronics: Reference book / Yu.A. Bystrov, Y.M. Velikson, V.D. Wogman et al .; under the editorship of Yu.A. Bystrov SPb .: Energoatomizdat, 1996, p. 176.

2.Свид. N 13125 на полезную модель Зарядное устройство, авторов Громовенко А.В., Опре В.М. и Федорова А.В., опубл. 20.03.2000, Б.М8 - прототип.2. Type. N 13125 for utility model Charger, authors Gromovenko A.V., Opre V.M. and Fedorova A.V., publ. 03/20/2000, B.M8 - prototype.

Claims

A charging device comprising an unregulated source of EMF, a charging inductance connected in series with a charging controlled valve, the cathode of which is connected to the terminal of the forming two-terminal device and the anode of the discharge controlled valve, to the cathode of which a load is connected, the second terminal of which is connected to the second terminal of the forming two-terminal device and the negative bus of the source EMF, characterized in that the first fully controllable key is additionally introduced, one clip of which is connected to a positive terminal source and the EMF, and the second to the input terminal of the charging inductance, a zero diode, the cathode of which is connected to the input terminal of the charging inductance, and the anode to the negative side of the EMF source, the second is a fully controllable key, one terminal of which is connected to the output terminal of the charging inductance, and the second - to the negative side of the EMF source, as well as a controlled recovery valve, the anode of which is connected to the output terminal of the charging inductance, and the cathode is connected to the positive terminal of the EMF source.