RU2050682C1

RU2050682C1 - Storage capacitor charger

Info

Publication number: RU2050682C1
Application number: RU93034020A
Authority: RU
Inventors: Ю.Л. Булычев; С.Ю. Иванов; И.С. Османов
Original assignee: Булычев Юрий Леонидович; Османов Исмаил Сафиулович; Иванов Сергей Юрьевич
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: pulse technique. SUBSTANCE: storage capacitor charged has charging voltage supply connected to input bus, with its control input connected to charging current control unit output, current sensor, voltage sensor, and storage capacitor with discharger; in addition, it is provided with comparator, discharger-ON signal shaper, and two pulse shapers. EFFECT: improved reliability and service due to trickle charging of storage capacitor, reduced current leakage, provision for controlling capacitor discharge. 3 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в качестве стабилизированного источника питания для заряда емкостного накопителя. The invention relates to a pulse technique and can be used as a stabilized power source for charging a capacitive storage.

Известно устройство для заряда накопительных конденсаторов, содержащее источник зарядного напряжения, выход которого через последовательно соединенные дроссель, фильтр и делитель напряжения подключен к емкостному накопителю, а также блок управления [1]
Недостатками устройства являются большая масса за счет наличия токоограничительного дросселя, недостаточная надежность за счет изменения зарядного тока при бросках питающего напряжения, отсутствие возможности управления разрядом накопительного конденсатора.A device for charging storage capacitors containing a charging voltage source, the output of which is connected via a series reactor, filter and voltage divider to a capacitive storage device, as well as a control unit [1]
The disadvantages of the device are the large mass due to the presence of a current-limiting inductor, insufficient reliability due to changes in the charging current during surges of the supply voltage, the inability to control the discharge of the storage capacitor.

Известно устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее источник зарядного напряжения, выход которого через преобразователь напряжения, выпрямитель и датчик тока подключен к емкостному накопителю, блок управления, соединенный с источником зарядного напряжения и датчиком тока, подключенный к емкостному накопителю датчик напряжения, выход которого подключен к блоку управления [2]
Недостатками устройства являются недостаточная надежность за счет наличия токов утечки, необходимость применения высоковольтной изоляции, отсутствие возможности управления разрядом накопителя, большие помехи, передаваемые в сеть от устройства.A device for charging a capacitive storage device containing a charging voltage source, the output of which through a voltage converter, a rectifier and a current sensor is connected to a capacitive storage device, a control unit connected to a charging voltage source and a current sensor, a voltage sensor connected to a capacitive storage device, the output of which is connected to control unit [2]
The disadvantages of the device are lack of reliability due to the presence of leakage currents, the need for high-voltage isolation, the inability to control the discharge of the drive, large noise transmitted to the network from the device.

Результатом изобретения являются повышение надежности, увеличение срока службы за счет заряда накопителя малыми порциями тока, контроль энергии заряда накопителя. The result of the invention is to increase reliability, increase the service life due to the charge of the drive in small portions of current, control the energy of the charge of the drive.

Результат достигается тем, что в устройство для заряда емкостного накопителя, содержащее подключенный к выводам для подключения источника питания через датчик тока источник зарядного напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления величиной зарядного тока, информационный вход которого соединен с выходом датчика тока, причем выходные выводы источника зарядного напряжения соединены с емкостным накопителем, зашунтированным разрядником, кроме того, связанный с выводами емкостного накопителя датчик напряжения, введены компаратор, формирователь сигналов включения разрядника и два формирователя импульсов, при этом первый формирователь импульсов предназначен для формирования импульсов длительностью, превышающей время разряда емкостного накопителя, а второй формирователь импульсов выполнен с задержкой на включение относительно момента включения первого формирователя импульсов, выход первого формирователя импульсов подключен к входу управления включением источника зарядного напряжения блока управления величиной зарядного тока, выход второго формирователя импульсов подключен к входу датчика напряжения и входу управления формирователя сигналов включения разрядника, информационный вход которого связан с выходом источника зарядного напряжения, выход его подключен к разряднику емкостного накопителя, вход компаратора подключен к выходу датчика напряжения, а его выход к входам запуска первого и второго формирователей импульсов. The result is achieved by the fact that in the device for charging a capacitive storage device containing a charging voltage source connected to the terminals for connecting a power source via a current sensor, the control input of which is connected to the output of the control unit by the magnitude of the charging current, the information input of which is connected to the output of the current sensor, the terminals of the charging voltage source are connected to a capacitive storage device shunted by a spark gap, in addition, a voltage sensor connected to the terminals of the capacitive storage device, a comparator, a driver for switching on the spark gap and two pulse shapers were introduced, the first pulse shaper designed to generate pulses with a duration exceeding the discharge time of the capacitive storage, and the second pulse shaper was delayed by switching on relative to the moment the first pulse shaper was turned on, the output of the first pulse shaper is connected to the control input for turning on the charging voltage source of the control unit for the amount of charging current, WTO output of the second pulse shaper is connected to the input of the voltage sensor and the control input of the shaper to turn on the spark gap, the information input of which is connected to the output of the charging voltage source, its output is connected to the capacitor storage gap, the input of the comparator is connected to the output of the voltage sensor, and its output to the start inputs of the first and second pulse shapers.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 схема формирователя сигналов включения разрядника; на фиг.3 показаны временные диаграммы, поясняющие работу устройства. In FIG. 1 shows a functional diagram of the device; figure 2 diagram of the driver of the inclusion signals of the arrester; figure 3 shows a timing diagram explaining the operation of the device.

Устройство для заряда емкостного накопителя содержит источник 1 зарядного напряжения, датчик 2 тока, подключенный между входной шиной и источником 1, емкостный накопитель 3(10), зашунтированный разрядником 11, подключенный к выходу источника 1, блок 4 управления величиной зарядного тока, подключенный к управляющему входу источника 1, причем информационный вход его подключен к выходу датчика 2 тока, датчик 5 напряжения, связанный с выводами накопительной емкости 10, компаратор 6, выход которого подключен к входам запуска первого 8 и второго 9 формирователей импульсов. Выход первого формирователя 8 импульсов подключен к входу управления включением источника зарядного напряжения блока 4 управления, выход второго формирователя 9 к входу управления формирователя 7 сигналов включения разрядника, информационный вход которого связан с выходом источника 1, выход его подключен к разряднику 11 емкостного накопителя 3, вход компаратора 6 подключен к выходу датчика 5 напряжения. A device for charging a capacitive storage device comprises a charging voltage source 1, a current sensor 2 connected between the input bus and a source 1, a capacitive storage 3 (10), shunted by a spark gap 11, connected to the output of the source 1, a charging current control unit 4 connected to the control the input of the source 1, and its information input is connected to the output of the current sensor 2, the voltage sensor 5 associated with the terminals of the storage capacity 10, a comparator 6, the output of which is connected to the start inputs of the first 8 and second 9 form ovateley pulses. The output of the first pulse shaper 8 is connected to the control input by turning on the charging voltage source of the control unit 4, the output of the second shaper 9 is connected to the control input of the shaper 7 of the arrester enable signals, the information input of which is connected to the output of source 1, its output is connected to the spark gap 11 of the capacitive storage 3, input comparator 6 is connected to the output of the voltage sensor 5.

Блок 4 управления величиной зарядного тока выполнен на микросхеме 1114ЕУ3, содержащей генератор пилообразного напряжения, компаратор и источник опорного напряжения. При этом выход датчика 2 подключен к третьему выводу микросхемы, выход первого формирователя 8 к седьмому выводу, выход блока 4 к десятому и тринадцатому выводам, остальные выводы микросхемы подключены согласно описанию к ней. Unit 4 controls the magnitude of the charging current is made on the chip 1114EU3, containing a sawtooth voltage generator, a comparator and a reference voltage source. In this case, the output of the sensor 2 is connected to the third output of the microcircuit, the output of the first driver 8 to the seventh output, the output of the unit 4 to the tenth and thirteenth conclusions, the remaining conclusions of the microcircuit are connected according to the description to it.

Датчик 5 напряжения и датчик 2 тока могут быть выполнены в соответствии с аналогичными узлами, приведенными в прототипе. The voltage sensor 5 and the current sensor 2 can be made in accordance with similar nodes shown in the prototype.

Формирователи 8 и 9 однотипны и могут быть выполнены по схеме, приведенной в книге Гутникова В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л. Энергоатомиздат, 1988, с.159, фиг.5.10а, при этом в формирователе 8 подключен на выходе указанной схемы один усилитель, в формирователе 9 подключены (в параллель) два усилителя. Shapers 8 and 9 are of the same type and can be performed according to the scheme given in the book of V. Gutnikov. Integrated electronics in measuring devices. L. Energoatomizdat, 1988, p. 159, Fig. 5.10a, while in the shaper 8 one amplifier is connected at the output of the indicated circuit, in the shaper 9 two amplifiers are connected (in parallel).

Формирователь 7 сигналов включения разрядника (фиг.2) состоит из тиристора 12, шунтирующего резистора 13, емкостного накопителя 14 и вторичной обмотки 15 трансформатора источника зарядного напряжения. Shaper 7 of the inclusion signals of the arrester (figure 2) consists of a thyristor 12, a shunt resistor 13, a capacitive storage 14 and a secondary winding 15 of the transformer of the charging voltage source.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В первый момент включения напряжения на емкости 10 нет, напряжение на выходе датчика 5 равно нулю. Компаратор 6 переключается из нулевого состояния в единичное. На выходе первого формирователя 8 отсутствует сигнал отключения (фиг.36), с блока 4 при этом поступает сигнал управления на включение источника 1 зарядного напряжения. С этого момента емкость 10 начинает заряжаться. Одновременно происходит заряд емкости 14 формирователя 7. Сопротивление емкости 10 в первый момент мало, через накопитель 3 практически протекает квант тока короткого замыкания. Ток протекает и через датчик 2 тока, по обратной цепи поступает в блок 4, в котором происходит сравнение сигнала обратной связи с опорным напряжением. В результате блок 4 выдает сигнал, вызывающий сужение импульса зарядного тока (фиг.3а). Таким образом, с ростом напряжения на емкости 10 ток заряда уменьшается, а обратная связь по току через блок 4 вызывает расширение импульса зарядного тока. При этом среднее значение величины зарядного тока остается постоянным. Это происходит до тех пор, пока напряжение на накопителе 3 не достигнет установленной величины. После этого срабатывает датчик 5 напряжения. Это напряжение сравнивается на компараторе 6 с опорным напряжением и переключает его из единичного состояния в нулевое (фиг.3г). В результате запускаются формирователи 8 и 9, которые отключают блок 4 (фиг.36) и включают через время, равное Тпаузы (равное времени окончания переходных процессов), формирователь 7 и датчик 5 (фиг.3а). Тиристор 12 открывается, происходит разряд емкостного накопителя 14 через сопротивление 13, с которого снимается сигнал включения емкостного накопителя 3. Емкость 10 разряжается через разрядник 11. Напряжение падает и компаратор 6 переключается из единичного состояния в нулевое. Далее весь процесс повторяется. At the first moment of turning on the voltage on the capacitance 10 there is no voltage at the output of the sensor 5 is zero. The comparator 6 is switched from the zero state to one. At the output of the first shaper 8 there is no shutdown signal (Fig. 36), from block 4, a control signal is supplied to turn on the charging voltage source 1. From this moment, the capacitance 10 begins to charge. At the same time, the capacitor 14 of the shaper 7 is charged. The resistance of the capacitor 10 is small at the first moment; a short-circuit current quantum practically flows through the drive 3. The current flows through the current sensor 2, the reverse circuit enters block 4, in which the feedback signal is compared with the reference voltage. As a result, block 4 generates a signal causing a narrowing of the charge current pulse (Fig. 3a). Thus, with increasing voltage at the capacitance 10, the charge current decreases, and the current feedback through the block 4 causes the expansion of the charge current pulse. The average value of the charging current remains constant. This happens until the voltage on the drive 3 reaches the set value. After that, the sensor 5 voltage. This voltage is compared on the comparator 6 with the reference voltage and switches it from a single state to a zero state (Fig. 3d). As a result, shapers 8 and 9 are started, which turn off block 4 (Fig. 36) and turn on after a time equal to Tpause (equal to the end time of transients), shaper 7 and sensor 5 (Fig. 3a). The thyristor 12 opens, the capacitive storage 14 is discharged through the resistance 13, from which the turn-on signal of the capacitive storage 3 is removed. The capacitance 10 is discharged through the spark gap 11. The voltage drops and the comparator 6 switches from a single state to zero. Further, the whole process is repeated.

Использование компаратора, первого и второго формирователей совместно с формирователем сигнала включения разрядника позволяет обеспечить контроль энергии заряда емкостного накопителя, обеспечивается надежность работы устройства за счет устранения перенапряжения элементов и малых помех, передаваемых в сеть, устройство при этом более экономично. Using the comparator, the first and second formers together with the driver of the arrester enable signal allows you to control the charge energy of the capacitive storage, ensures the reliability of the device by eliminating the overvoltage of elements and small noise transmitted to the network, the device is more economical.

Claims

DEVICE FOR CHARGING A CAPACITIVE STORAGE, containing connected to the terminals for connecting a power source via a charging voltage current sensor, the control input of which is connected to the output of the control unit by the magnitude of the charging current, the information input of which is connected to the output of the current sensor, the output terminals of the charging voltage source are connected to a capacitive storage , shunted by a spark gap, in addition, a voltage sensor connected to the terminals of the capacitive storage, characterized in that a comparator, the turn-on signal generator by the spark gap and two pulse shapers, while the first pulse shaper is designed to generate pulses with a duration exceeding the discharge time of the capacitive storage, and the second pulse shaper is delayed to turn on relative to the moment the first pulse shaper is turned on, the output of the first pulse shaper is connected to the input control the inclusion of the source of the charging voltage of the control unit the magnitude of the charging current, the output of the second shaper them pulses are connected to the control input of the arrester enable signal generator, the information input of which is galvanically connected to the output of the charging voltage source, its output is connected to the capacitive storage arrester, the comparator input is connected to the output of the voltage sensor, and its output to the start inputs of the first and second pulse conditioners.