RU2474024C1 - Устройство для защиты емкостного накопителя энергии - Google Patents
Устройство для защиты емкостного накопителя энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2474024C1 RU2474024C1 RU2011148088/07A RU2011148088A RU2474024C1 RU 2474024 C1 RU2474024 C1 RU 2474024C1 RU 2011148088/07 A RU2011148088/07 A RU 2011148088/07A RU 2011148088 A RU2011148088 A RU 2011148088A RU 2474024 C1 RU2474024 C1 RU 2474024C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- diodes
- charging
- modules
- voltage
- ces
- Prior art date
Links
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники. Технический результат заключается в повышении надежности устройства путем уменьшения вероятности взрыва конденсаторов в динамическом режиме работы устройства. Устройство содержит зарядное устройство, n параллельно соединенных модулей ЕНЭ, n зарядных диодов и высоковольтный управляемый разрядник, причем первые выводы модулей ЕНЭ соединены с катодами зарядных диодов, вторые выводы модулей ЕНЭ объединены и соединены с отрицательным выводом зарядного устройства и первым выводом нагрузки, первый вывод высоковольтного управляемого разрядника соединен со вторым выводом нагрузки. В устройство введены n разрядных диодов, аноды которых соединены с катодами зарядных диодов и с первыми выводами модулей ЕНЭ, катоды разрядных диодов объединены и соединены со вторым выводом высоковольтного управляемого разрядника, а аноды зарядных диодов объединены и соединены с положительным выводом зарядного устройства непосредственно. Кроме того, в устройстве в качестве зарядных диодов использованы полупроводниковые высоковольтные высокочастотные диоды, номинальные параметры которых соответствуют номинальному зарядному току и уровню зарядного напряжения модулей ЕНЭ. Кроме того, в устройстве в качестве разрядных диодов использованы полупроводниковые высоковольтные диоды, например таблеточной конструкции, номинальные параметры которых соответствуют величинам ударных токов, формируемых каждым модулем ЕНЭ, и уровню зарядного напряжения модулей ЕНЭ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано в устройствах электрофизической аппаратуры при создании генераторов импульсов тока (ГИТ), выполненных на базе емкостных накопителей энергии (ЕНЭ), для получения мощных импульсов тока при исследованиях газового разряда, сильных и сверхсильных импульсных магнитных полей для магнитного сжатия плазмы и ряда других исследований.
Известна схема ГИТ, содержащая ряд параллельно включенных конденсаторов, которые с помощью соединительных элементов (шин) объединены между собой и через управляемый коммутатор присоединены к нагрузке (Импульсные источники энергии: Учебное пособие / П.И.Шкуропат, Ленингр. гос.техн. ун-т. л., 1991, с.15). В качестве коммутатора используют малоиндуктивный управляемый разрядник того или иного типа.
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, обусловленная невозможностью обеспечения эффективной защиты конденсаторов ЕНЭ при пробое одного из конденсаторов или случайном коротком замыкании в одном из модулей ЕНЭ. Энергоемкость модуля ЕНЭ обычно выбирается из условия его взрывобезопасности, когда пробой конденсатора не приводит к аварийной ситуации на всем устройстве в целом.
Известны малоиндуктивные конденсаторные батареи, состоящие из параллельно соединенных модулей, связанных с источником питания (зарядным устройством постоянного тока) через быстродействующий токоограничивающий предохранитель (Руденко А.А., Спевакова Ф.М., Столов А.М. Быстродействующий токоограничивающий предохранитель для защиты высоковольтных конденсаторных батарей // Тезисы докладов Всесоюзного совещания по инженерным проблемам управляемого термоядерного синтеза (26-28 июня 1974 г.), НИИЭФА им. Д.В.Ефремова, г.Ленинград, с.143).
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, обусловленная высокой вероятностью взрыва батареи (модуля) конденсаторов при пробое одного из конденсаторов или случайном коротком замыкании в одном из модулей ЕНЭ, связанная с недостаточным быстродействием токоограничивающих предохранителей.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для защиты емкостного накопителя энергии (Описание изобретения к а.с. СССР №1352583, МПК Н02Н 7/16, Н03К 3/53, опубл. 25.11.87, БИ №42). Устройство содержит зарядное устройство, n параллельно соединенных модулей ЕНЭ, n зарядных диодов и n высоковольтных управляемых разрядников. Первые выводы модулей ЕНЭ соединены с катодами зарядных диодов, вторые выводы модулей ЕНЭ объединены и соединены с отрицательным выводом зарядного устройства и первым выводом нагрузки, первые выводы высоковольтных управляемых разрядников соединены со вторым выводом нагрузки, а вторые выводы - с первыми выводами модулей ЕНЭ.
Основным недостатком этого устройства является невозможность обеспечения эффективной защиты конденсаторов ЕНЭ при пробое одного из конденсаторов или коротком замыкании в одном из модулей ЕНЭ в динамическом режиме, т.е. в режиме зарядки конденсаторов от зарядного устройства или в режиме формирования импульсов тока в нагрузке при срабатывании высоковольтных управляемых разрядников.
Задачей изобретения является повышение надежности устройства.
Техническим результатом изобретения является уменьшение вероятности взрыва конденсаторов в динамическом режиме работы устройства. Технический результат достигается тем, что в устройство для защиты емкостного накопителя энергии, содержащее зарядное устройство, n параллельно соединенных модулей ЕНЭ, n зарядных диодов и высоковольтный управляемый разрядник, причем первые выводы модулей ЕНЭ соединены с катодами зарядных диодов, вторые выводы модулей ЕНЭ объединены и соединены с отрицательным выводом зарядного устройства и первым выводом нагрузки, первый вывод высоковольтного управляемого разрядника соединен со вторым выводом нагрузки, введены n разрядных диодов, аноды которых соединены с катодами зарядных диодов и с первыми выводами модулей ЕНЭ, катоды разрядных диодов объединены и соединены со вторым выводом высоковольтного управляемого разрядника, а аноды зарядных диодов объединены и соединены с положительным выводом зарядного устройства непосредственно.
Кроме того, в устройстве в качестве зарядных диодов использованы полупроводниковые высоковольтные частотные диоды, номинальные параметры которых соответствуют номинальному зарядному току и уровню зарядного напряжения модулей ЕНЭ.
Кроме того, в устройстве в качестве разрядных диодов использованы полупроводниковые высоковольтные диоды, например таблеточной конструкции, номинальные параметры которых соответствуют величинам ударных токов, формируемых каждым модулем ЕНЭ, и уровню зарядного напряжения модулей ЕНЭ.
В предлагаемом устройстве для защиты ЕНЭ введение n разрядных диодов обеспечивает эффективную защиту конденсаторов ЕНЭ от взрыва в режиме формирования импульсов тока в нагрузке при срабатывании высоковольтного управляемого разрядника, что обусловлено их местом и способом присоединения в разрядном контуре, а использование полупроводниковых высокочастотных зарядных диодов уменьшает вероятность взрыва конденсаторов ЕНЭ в режиме заряда, что обусловлено малой энергией, выделяемой в аварийном конденсаторе или модуле ЕНЭ из-за малой величины времени обратного восстановления используемых зарядных диодов.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства для защиты ЕНЭ.
Устройство для защиты ЕНЭ содержит зарядное устройство 1, n зарядных диодов 2 (2.1…2.n), n разрядных диодов 3 (3.1…3.n), высоковольтный управляемый разрядник 4, n конденсаторных модулей 5 ЕНЭ (5.1…5.n) и нагрузку 6. Первые выводы модулей 5 ЕНЭ соединены с катодами зарядных диодов 2, вторые выводы модулей 5 ЕНЭ объединены и соединены с отрицательным выводом зарядного устройства 1 и первым выводом нагрузки 6, первый вывод высоковольтного управляемого разрядника 4 соединен со вторым выводом нагрузки 6. Аноды разрядных диодов 3 соединены с катодами зарядных диодов 2 и с первыми выводами модулей 5 ЕНЭ, катоды разрядных диодов 3 объединены и соединены со вторым выводом высоковольтного управляемого разрядника 4, а аноды зарядных диодов 2 объединены и соединены с положительным выводом зарядного устройства 1 непосредственно.
В качестве зарядных диодов 2 использованы полупроводниковые высоковольтные частотные диоды, номинальные параметры которых соответствуют номинальному зарядному току и уровню зарядного напряжения модулей ЕНЭ.
В качестве разрядных диодов 3 использованы полупроводниковые высоковольтные диоды, например таблеточной конструкции, номинальные параметры которых соответствуют величинам ударных токов, формируемых каждым модулем ЕНЭ, и уровню зарядного напряжения модулей ЕНЭ.
Устройство работает следующим образом.
В нормальном режиме работы устройства высоковольтный управляемый разрядник 4 разомкнут и конденсаторы n модулей ЕНЭ через зарядные диоды 2 заряжаются до уровня номинального напряжения. При подаче поджигающего импульса на высоковольтный управляемый разрядник 4 все конденсаторы n модулей ЕНЭ разряжаются через разрядные диоды 3 на нагрузку 6.
Если в процессе заряда (в динамическом режиме) происходит пробой одного из конденсаторов модуля 5 или в случае короткого замыкания в одном из n модулей 5 все конденсаторы (n-1) модулей 5 ЕНЭ разряжаются на аварийный конденсатор или на аварийный модуль через зарядные диоды 2. Но такой разряд будет происходить только в течение времени их обратного восстановления, которое не превышает единиц мкс, что и уменьшает вероятность взрыва аварийного конденсатора или модуля.
Если после окончания процесса зарядки, когда конденсаторы находятся под номинальным напряжением (в статическом режиме) происходит пробой одного из конденсаторов или короткое замыкание в одном из модулей ЕНЭ, все остальные конденсаторы не могут разрядиться на аварийный конденсатор или модуль из-за наличия зарядных диодов 2. Таким образом, исключается вероятность аварийного взрыва конденсаторов ЕНЭ в статическом режиме.
Если после заряда конденсаторов ЕНЭ до номинального напряжения и срабатывания высоковольтного управляемого разрядника 4 (динамический режим), происходит пробой одного из конденсаторов ЕНЭ или короткое замыкание в одном из модулей 5 ЕНЭ, то обратный ток через аварийный элемент будет ограничен разрядными диодами 3, и вероятность аварийного взрыва конденсаторов ЕНЭ будет снижена.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство для защиты ЕНЭ обеспечивает надежную защиту элементов ЕНЭ как в статическом, так и в динамическом режимах работы.
Claims (3)
1. Устройство для защиты емкостного накопителя энергии (ЕНЭ), содержащее зарядное устройство, n параллельно соединенных модулей ЕНЭ, n зарядных диодов и высоковольтный управляемый разрядник, причем первые выводы модулей ЕНЭ соединены с катодами зарядных диодов, вторые выводы модулей ЕНЭ объединены и соединены с отрицательным выводом зарядного устройства и первым выводом нагрузки, первый вывод высоковольтного управляемого разрядника соединен со вторым выводом нагрузки, отличающееся тем, что введены n разрядных диодов, аноды которых соединены с катодами зарядных диодов и с первыми выводами модулей ЕНЭ, катоды разрядных диодов объединены и соединены со вторым выводом высоковольтного управляемого разрядника, а аноды зарядных диодов объединены и соединены с положительным выводом зарядного устройства непосредственно.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве зарядных диодов использованы полупроводниковые высоковольтные высокочастотные диоды, номинальные параметры которых соответствуют номинальному зарядному току и уровню зарядного напряжения модулей ЕНЭ.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве разрядных диодов использованы полупроводниковые высоковольтные диоды, например, таблеточной конструкции, номинальные параметры которых соответствуют величинам ударных токов, формируемых каждым модулем ЕНЭ, и уровню зарядного напряжения модулей ЕНЭ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011148088/07A RU2474024C1 (ru) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | Устройство для защиты емкостного накопителя энергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011148088/07A RU2474024C1 (ru) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | Устройство для защиты емкостного накопителя энергии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2474024C1 true RU2474024C1 (ru) | 2013-01-27 |
Family
ID=48807159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011148088/07A RU2474024C1 (ru) | 2011-11-28 | 2011-11-28 | Устройство для защиты емкостного накопителя энергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2474024C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821723C1 (ru) * | 2024-02-06 | 2024-06-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Генератор высоковольтных импульсов |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU684669A1 (ru) * | 1977-08-05 | 1979-09-05 | Предприятие П/Я Р-6511 | Устройство дл защиты генератора импульсных напр жений |
| SU729740A1 (ru) * | 1976-12-16 | 1980-04-25 | Предприятие П/Я Р-6511 | Устройство дл сигнализации пробо изол ции конденсаторов емкостного накопител энергии |
| SU1352583A1 (ru) * | 1984-12-17 | 1987-11-15 | Истринское Отделение Всесоюзного Электротехнического Института Им.В.И.Ленина | Устройство дл защиты емкостного накопител энергии |
| SU1548822A1 (ru) * | 1988-03-09 | 1990-03-07 | Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина | Малоиндуктивна конденсаторна батаре с защитой от повреждений |
| CN201393058Y (zh) * | 2009-02-13 | 2010-01-27 | 上海长园维安电子线路保护股份有限公司 | 可充电电池组充放电均衡保护模块 |
-
2011
- 2011-11-28 RU RU2011148088/07A patent/RU2474024C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU729740A1 (ru) * | 1976-12-16 | 1980-04-25 | Предприятие П/Я Р-6511 | Устройство дл сигнализации пробо изол ции конденсаторов емкостного накопител энергии |
| SU684669A1 (ru) * | 1977-08-05 | 1979-09-05 | Предприятие П/Я Р-6511 | Устройство дл защиты генератора импульсных напр жений |
| SU1352583A1 (ru) * | 1984-12-17 | 1987-11-15 | Истринское Отделение Всесоюзного Электротехнического Института Им.В.И.Ленина | Устройство дл защиты емкостного накопител энергии |
| SU1548822A1 (ru) * | 1988-03-09 | 1990-03-07 | Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина | Малоиндуктивна конденсаторна батаре с защитой от повреждений |
| CN201393058Y (zh) * | 2009-02-13 | 2010-01-27 | 上海长园维安电子线路保护股份有限公司 | 可充电电池组充放电均衡保护模块 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821723C1 (ru) * | 2024-02-06 | 2024-06-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина" | Генератор высоковольтных импульсов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100468911C (zh) | 串联动力锂电池组充放电自动均衡方法 | |
| CA2918522C (en) | High energy ignition generator notably for a gas turbine | |
| CN109193879B (zh) | 一种用于大规模直线变压器驱动源带故障充电方法及装置 | |
| RU2474024C1 (ru) | Устройство для защиты емкостного накопителя энергии | |
| CN205016999U (zh) | 一种电池保护电路及电源系统 | |
| KR102381974B1 (ko) | 에너지 저장 시스템 | |
| CN203826946U (zh) | 电池防爆电路以及电池充电电路 | |
| CN206975126U (zh) | 一种高压大容量电力电容器短路试验装置 | |
| CN101841253A (zh) | 基于多路igct并联的液相脉冲放电系统 | |
| CN203037813U (zh) | 一种开路电压波发生器 | |
| RU2698245C2 (ru) | Генератор импульсов высокого напряжения | |
| CN202150792U (zh) | 一种电源延时模块 | |
| RU2560716C1 (ru) | Система импульсно-периодической зарядки | |
| CN106160239B (zh) | 具阻尼功能的储电装置 | |
| CN203352147U (zh) | 一种锂离子电池保护电路 | |
| CN209927966U (zh) | 一种直流系统开断过电压试验装置 | |
| CN203103927U (zh) | 一种用于阻尼放电的直流并联电容器组的防爆保护系统 | |
| RU2821723C1 (ru) | Генератор высоковольтных импульсов | |
| Li et al. | Nonlinear frequency characteristic of multiple series gaps with voltage-dividing network and its application in HVDC circuit breaker | |
| CN103117529B (zh) | 矿井本安型便携式探测机器人本体驱动装置 | |
| CN210572533U (zh) | 一种牛角电容浪涌测试电路 | |
| Dassanayake et al. | Supercapacitor based approaches for arc energy absorption in direct current circuit breakers | |
| CN212210570U (zh) | 一种锂电池前端保护器 | |
| Lin et al. | Design of a Vehicular 200-Kj Pulsed Power System for Electrothermal-Chemical Launch Experiment | |
| Hanashiro et al. | Development of a power supply for the food processing device, using high pressure due to evaporation of aluminum wire by discharging high current |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131129 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150710 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161129 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20191001 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201129 |