RU2588051C1 - Device for limiting charge current of load capacitor - Google Patents
Device for limiting charge current of load capacitor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588051C1 RU2588051C1 RU2015117946/07A RU2015117946A RU2588051C1 RU 2588051 C1 RU2588051 C1 RU 2588051C1 RU 2015117946/07 A RU2015117946/07 A RU 2015117946/07A RU 2015117946 A RU2015117946 A RU 2015117946A RU 2588051 C1 RU2588051 C1 RU 2588051C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- load capacitor
- output
- terminal
- key
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для ограничения зарядного тока конденсатора, в частности для ограничения зарядного тока конденсатора, подключенного к входу инвертора.The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for limiting the charging current of a capacitor, in particular for limiting the charging current of a capacitor connected to an inverter input.
Известно устройство для ограничения зарядного тока конденсатора, (http://electrum-av.com/ru/, Новиков П.А. Плавный заряд емкости: что выбрать? Рис. 1).A device is known for limiting the charging current of a capacitor, (http://electrum-av.com/ru/, Novikov PA. A smooth charge of a capacitance: what to choose? Fig. 1).
Известное устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки состоит из резистора, подключенного между источником питания и конденсатором нагрузки, реле с замыкающим контактом, подключенным параллельно резистору, и системы управления, обеспечивающей срабатывание реле при увеличении напряжения на конденсаторе нагрузки до заданного уровня или по прошествии определенного времени с момента включения.A known device for limiting the charging current of a load capacitor consists of a resistor connected between a power source and a load capacitor, a relay with a make contact, connected in parallel with the resistor, and a control system that enables the relay to operate when the voltage on the load capacitor increases to a predetermined level or after a certain time from the moment of inclusion.
Недостатки устройства обусловлены тем, что катушка реле в основном режиме работы устройства остается подключенной к сети, что снижает ресурс ее работы и увеличивает вероятность отказа.The disadvantages of the device are due to the fact that the relay coil in the main mode of operation of the device remains connected to the network, which reduces the resource of its operation and increases the likelihood of failure.
Известно устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки, наиболее близкое по технической сущности к заявляемому устройству. (http://electrum-av.com/ru/, Новиков П.А. Плавный заряд емкости: что выбрать? Рис. 3) - прототип.A device for limiting the charging current of a load capacitor, the closest in technical essence to the claimed device. (http://electrum-av.com/ru/, Novikov P.A. Smooth capacity charge: what to choose? Fig. 3) - prototype.
Известное устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки состоит из ключа, силовые выводы которого подключены между первым выводом источником питания и первым выводом конденсатора нагрузки, а второй вывод источника питания подключен ко второму выводу конденсатора нагрузки непосредственно, и блока управления, выход которого подключен к управляющему выводу ключа. При включении источника питания система управления в соответствии с заданным алгоритмом генерирует импульсы управления, что вызывает периодическое замыкание ключа и постепенный заряд конденсатора нагрузки с соответствующим ограничением значения зарядного тока.A known device for limiting the charging current of a load capacitor consists of a key, the power terminals of which are connected between the first output of the power source and the first output of the load capacitor, and the second output of the power source is connected to the second output of the load capacitor directly, and the control unit, the output of which is connected to the control terminal the key. When the power source is turned on, the control system generates control pulses in accordance with the specified algorithm, which causes a periodic key short circuit and a gradual charge of the load capacitor with a corresponding limitation of the charging current value.
Недостаток известного устройства для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки обусловлен тем, что у него не контролируются импульсные значения тока заряда в интервалах проводимости ключа. Вместе с тем, при сочетании процесса заряда конденсатора нагрузки с возможными случайными изменениями напряжения источника питания в виде выбросов напряжений ограничение тока заряда будет отличаться от запрограммированного, и амплитуда импульсов тока на отдельных интервалах коммутации может превысить допустимое значение.A disadvantage of the known device for limiting the charging current of the load capacitor is due to the fact that it does not control pulsed values of the charge current in the intervals of the key conductivity. However, when combining the process of charging a load capacitor with possible random changes in the voltage of the power source in the form of voltage spikes, the limitation of the charge current will differ from the programmed one, and the amplitude of the current pulses at individual switching intervals can exceed the permissible value.
В основу заявляемого изобретения поставлена задача устранить указанный недостаток, т.е. ввести ограничение тока заряда, за счет чего повысить надежность устройства, а также дополнительно ввести функцию защиты от токов перегрузки в установившемся режиме работы после окончания заряда конденсатора.The basis of the claimed invention is tasked to eliminate this drawback, i.e. introduce a limitation of the charge current, thereby increasing the reliability of the device, and also introduce the function of protection against overload currents in the steady state after the end of the charge of the capacitor.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки, содержащее источник напряжения постоянного тока, ключ и блок управления, выход которого соединен с управляющим входом ключа, а первый вывод источника напряжения постоянного тока соединен с первым выводом ключа, дополнительно введены устройство задания тока, датчик тока, реактор, диод и блок временной задержки, при этом второй вывод ключа соединен через реактор с первой клеммой для подсоединения конденсатора нагрузки, второй вывод источника напряжения через датчик тока подсоединен ко второй клемме для подключения конденсатора нагрузки, выход устройства задания тока подключен к первому входу блока управления, а выход датчика тока через блок временной задержки подсоединен ко второму входу блока управления, причем между вторым выводом ключа и вторым выводом источника напряжения постоянного тока подключен диод катодом ко второму выводу ключа.The problem is solved in that in the device for limiting the charging current of the load capacitor containing a DC voltage source, a key and a control unit, the output of which is connected to the control input of the key, and the first output of the DC voltage source is connected to the first terminal of the key, the device is additionally introduced a current setpoint, a current sensor, a reactor, a diode and a time delay unit, while the second terminal of the key is connected through the reactor to the first terminal for connecting the load capacitor, the second terminal is a voltage sensor through a current sensor is connected to a second terminal for connecting a load capacitor, the output of the current setting device is connected to the first input of the control unit, and the output of the current sensor through a time delay unit is connected to the second input of the control unit, between the second output of the switch and the second output of the voltage source A direct current diode is connected by a cathode to the second terminal of the switch.
В заявленном устройстве для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:In the claimed device for limiting the charging current of the load capacitor, the common essential features for him and for his prototype are:
- источник напряжения постоянного тока;- DC voltage source;
- ключ;- key;
- блок управления;- Control block;
- выход блока управления соединен с управляющим входом ключа;- the output of the control unit is connected to the control input of the key;
- первый вывод источника напряжения постоянного тока соединен с первым выводом ключа.- the first terminal of the DC voltage source is connected to the first terminal of the switch.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного устройства для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки и его прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:A comparative analysis of the essential features of the claimed device for limiting the charging current of the load capacitor and its prototype shows that the first, in contrast to the prototype, has the following distinctive features:
- введен датчик тока, подключенный между вторым выводом источника напряжения постоянного тока и второй клеммой для подключения конденсатора нагрузки;- introduced a current sensor connected between the second terminal of the DC voltage source and the second terminal for connecting the load capacitor;
- введено устройство задания тока, выход которого подсоединен к первому входу блока управления;- a current setting device has been introduced, the output of which is connected to the first input of the control unit;
- введен блок временной задержки, через который выход датчика тока подсоединен ко второму входу блока управления;- a time delay block has been introduced through which the output of the current sensor is connected to the second input of the control unit;
- введен реактор, подключенный между вторым выводом ключа и первой клеммой для подключения конденсатора нагрузки;- a reactor is connected between the second terminal of the key and the first terminal for connecting the load capacitor;
- введен диод, подключенный между вторым выводом ключа и вторым выводом источника напряжения постоянного тока катодом ко второму выводу ключа.- introduced a diode connected between the second terminal of the key and the second terminal of the DC voltage source by the cathode to the second terminal of the key.
Признак: «…введен датчик тока, подключенный между вторым выводом источника напряжения постоянного тока и второй клеммой для подключения конденсатора нагрузки» обеспечивает измерение зарядного тока конденсатора нагрузки.The sign: "... a current sensor is inserted, connected between the second terminal of the DC voltage source and the second terminal for connecting the load capacitor" provides a measurement of the charging current of the load capacitor.
Признаки «…введено устройство задания тока, выход которого подсоединен к первому входу блока управления, …введен блок временной задержки, через который выход датчика тока подсоединен ко второму входу блока управления» обеспечивают определение в блоке управления рассогласования между заданным значением зарядного тока конденсатора нагрузки и фактическим его значением и поддержание блоком управления заданного уровня ограничения тока, причем блок временной задержки в цепи обратной связи по току между выходом датчика тока и вторым входом блока управления позволяет получить желаемое значение частоты и амплитуды колебаний зарядного тока в переходном процессе заряда конденсатора нагрузки.The signs "... a current setting device is introduced, the output of which is connected to the first input of the control unit, ... a time delay unit is introduced, through which the output of the current sensor is connected to the second input of the control unit", the mismatch between the set value of the charging current of the load capacitor and the actual its value and maintaining by the control unit a predetermined level of current limitation, and the time delay unit in the current feedback circuit between the output of the current sensor and the second input ohm control unit allows to obtain the desired value of the frequency and amplitude of the charging current fluctuations in the transient charge load capacitor.
Признак «…введен реактор, подключенный между вторым выводом ключа и первой клеммой для подключения конденсатора нагрузки, …введен диод, подключенный между вторым выводом ключа и вторым выводом источника напряжения постоянного тока катодом ко второму выводу ключа» обеспечивает последовательное приращение напряжения на конденсаторе нагрузки в процессе его заряда с ограничением амплитуды импульса тока в интервале проводимости ключа.The sign "... a reactor is connected between the second terminal of the switch and the first terminal for connecting the load capacitor, ... a diode is connected between the second terminal of the switch and the second terminal of the DC voltage source by the cathode to the second terminal of the switch" provides a sequential voltage increment on the load capacitor in the process its charge with a limitation of the amplitude of the current pulse in the range of key conduction.
На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решение поставленной задачи - введение ограничения тока заряда, за счет чего повышение надежности устройства, а также дополнительное введение функции защиты от тока перегрузки в установившемся режиме работы после окончания заряда конденсатора.Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result, i.e. Thanks to this combination of essential features of the invention, it became possible to solve the problem - introducing a limitation of the charge current, thereby increasing the reliability of the device, as well as additionally introducing the function of protection against overload current in the steady state mode after the end of the charge of the capacitor.
Указанные существенные признаки, отличающие заявленное устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки от прототипа, в совокупности с признаками, общими для него и прототипа, обеспечивают достижение заявленного технического результата во всех случаях, на которые распространяется объем правовой охраны. These essential features that distinguish the claimed device for limiting the charging current of the load capacitor from the prototype, together with the features common to it and the prototype, ensure the achievement of the claimed technical result in all cases to which the scope of legal protection applies.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки, на фиг. 2 - графики изменения напряжения на конденсаторе нагрузки и тока нагрузки, снятые в процессе натурного эксперимента.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a functional diagram of a device for limiting the charging current of a load capacitor; FIG. 2 - graphs of the voltage change across the load capacitor and the load current, taken during the full-scale experiment.
Устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки от источника 1 напряжения постоянного тока содержит ключ 2, блок 3 управления, устройство 4 задания тока, блок 5 временной задержки, датчик 6 тока, реактор 7, диод 8 и клеммы 9, 10 для подключения конденсатора нагрузки, при этом первый вывод источника 1 соединен с первым выводом ключа 2, второй вывод ключа 2 через реактор 7 соединен с первой клеммой 9 для подключения конденсатора нагрузки, второй вывод источника 1 через датчик 6 тока соединен со второй клеммой 10 для подключения конденсатора нагрузки, выход устройства 4 задания тока соединен с первым входом блока 3 управления, выход датчика 6 тока через блок 5 временной задержки соединен со вторым входом блока 3 управления, а выход блока 3 управления подключен на управляющий вход ключа 2, причем между вторым выходом источника 1 и вторым выводом ключа 2 подсоединен диод 8 катодом ко второму выводу ключа 2.A device for limiting the charging current of a load capacitor from a
Устройство для ограничения зарядного тока конденсатора нагрузки работает следующим образом.A device for limiting the charging current of a load capacitor operates as follows.
При включении источника 1 напряжения постоянного тока в начальный момент времени ток в цепи заряда конденсатора меньше установленного уровня ограничения, следовательно, ключ 2 находится в замкнутом состоянии. Начинается увеличение тока, причем скорость его изменения ограничивается за счет сглаживающего действия индуктивности реактора 7. Измеренное значение IТ зарядного тока с выхода датчика 6 тока через блок 5 временной задержки поступает на второй вход блока 3 управления, где сравнивается с заданным уровнем IЗТ ограничения зарядного тока, который поступает на первый вход блока 3 управления с выхода устройства 4 задания тока.When you turn on the
В результате в зависимости от знака рассогласования Δ=IЗТ-IТ происходит автоколебательное переключение ключа 2. Задержка сигнала обратной связи по току, осуществляемая в блоке 5, вызывает увеличение рассогласования А, при котором происходит коммутация ключа 2, и, вместе с тем, уменьшает частоту коммутации цепи заряда до желаемого значения. Указанное свойство позволяет обеспечить допустимый диапазон колебаний зарядного тока IТ относительно уровня заданного ограничения IЗТ и уменьшить потери переключения на ключе 2 до желаемого значения в переходном процессе заряда конденсатора нагрузки.As a result, depending on the mismatch sign Δ = I ЗТ -I Т , the
В интервале проводимости ключа 2 ток IТ заряда конденсатора нагрузки протекает от источника 1 постоянного тока через открытый ключ 2 и реактор 7, что вызывает приращение напряжения на конденсаторе нагрузки при ограничении скорости нарастания тока за счет сглаживающего действия индуктивности реактора 7. В интервале паузы ключа 2 энергия реактора 7 разряжается через конденсатор нагрузки и диод 8, причем в каждом интервале осуществляется измерение мгновенного значения тока IТ датчиком 6 тока. С каждым последующим импульсом коммутации напряжение на конденсаторе нагрузки увеличивается и при равенстве напряжения источника 1 и напряжения на конденсаторе процесс переключения ключа 2 прекращается, при этом ключ 2 остается в замкнутом состоянии.In the interval of conductivity of the
При возникновении перегрузки источника 1 или короткого замыкания в цепи нагрузки процесс ограничения тока происходит аналогично, т.е. при увеличении потребляемого тока IТ от источника 1 и достижении его значением установленного уровня ограничения IЗТ возникает автоколебательный режим переключения ключа 2 с автоматической регулировкой скважности так, что потребляемый от источника 1 ток поддерживается в пределах отклонения Δ=IЗТ-IТ от уровня установленного ограничения. При снятии перегрузки устройство автоматически возвращается в стационарный рабочий режим.In the event of an overload of
На фиг. 2 представлен снимок экрана осциллографа с изображением переходного процесса подключения устройства к источнику 1 напряжения постоянного тока, где I(t) и U(t) - графики изменения от времени зарядного тока и напряжения на конденсаторе нагрузки соответственно. Момент включения обозначен t0, момент времени t1 соответствует завершению автоколебательного режима работы ключа с ограничением зарядного тока значением Iмах, с момента времени t2 устройство переходит в стационарный режим с установившемся токам I0, соответствующим подключенной нагрузке устройства, а напряжение на конденсаторе достигает установившегося значения U0, равного напряжению источника питания.In FIG. 2 is a screenshot of an oscilloscope showing the transient process of connecting the device to a
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2588051C1 true RU2588051C1 (en) | 2016-06-27 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771289C1 (en) * | 2021-11-10 | 2022-04-29 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Starting and operating current limiting device |
RU2773097C1 (en) * | 2021-11-10 | 2022-05-31 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Pulse current regulator |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2009606C1 (en) * | 1992-05-28 | 1994-03-15 | Коновалов Сергей Иванович | Device for limiting charging current for network power supply |
DE29510986U1 (en) * | 1994-08-03 | 1995-08-31 | Siemens AG, 80333 München | Circuit arrangement |
GB2298531A (en) * | 1995-02-22 | 1996-09-04 | Motorola Ltd | Voltage follower circuit providing filtered output voltage |
US5640080A (en) * | 1994-07-29 | 1997-06-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Secondary battery charger |
RU2289879C1 (en) * | 2005-07-06 | 2006-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АТС-КОНВЕРС" | Inverter with overcurrent protected input |
WO2008067321A1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-05 | Universal Supercapacitors Llc | Method of charging double electric layer electrochemical capacitors |
RU2357358C1 (en) * | 2008-04-25 | 2009-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского | Method of charging capacitive electrical energy accumulator and device to this end |
JP2014150592A (en) * | 2011-05-25 | 2014-08-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Charging method of battery with natural energy output |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2009606C1 (en) * | 1992-05-28 | 1994-03-15 | Коновалов Сергей Иванович | Device for limiting charging current for network power supply |
US5640080A (en) * | 1994-07-29 | 1997-06-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Secondary battery charger |
DE29510986U1 (en) * | 1994-08-03 | 1995-08-31 | Siemens AG, 80333 München | Circuit arrangement |
GB2298531A (en) * | 1995-02-22 | 1996-09-04 | Motorola Ltd | Voltage follower circuit providing filtered output voltage |
RU2289879C1 (en) * | 2005-07-06 | 2006-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АТС-КОНВЕРС" | Inverter with overcurrent protected input |
WO2008067321A1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-05 | Universal Supercapacitors Llc | Method of charging double electric layer electrochemical capacitors |
RU2357358C1 (en) * | 2008-04-25 | 2009-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского | Method of charging capacitive electrical energy accumulator and device to this end |
JP2014150592A (en) * | 2011-05-25 | 2014-08-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Charging method of battery with natural energy output |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771289C1 (en) * | 2021-11-10 | 2022-04-29 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Starting and operating current limiting device |
RU2773097C1 (en) * | 2021-11-10 | 2022-05-31 | Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнёва» | Pulse current regulator |
RU2781212C1 (en) * | 2022-02-03 | 2022-10-07 | Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" | Pulse current regulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9484799B2 (en) | Switched capacitor DC-DC converter with reduced in-rush current and fault protection | |
DE102008033466B4 (en) | Integral current regulator and current regulation process | |
US9634571B2 (en) | Driver device and driving method for driving a load | |
US20090315530A1 (en) | Pulse controlled soft start scheme for buck converter | |
JP5811237B1 (en) | DC-DC converter | |
KR102267648B1 (en) | Dc/dc converter | |
CN104079167A (en) | Control circuit, switching power supply and control method | |
US9729043B2 (en) | Power conversion apparatus and protection method thereof while feedback current signal being abnormal | |
KR102247121B1 (en) | Dc/dc converter | |
JP2017131033A (en) | Switching power supply device | |
US20160028322A1 (en) | Power supplying system, linear controlling module thereof, and controlling method of switching component | |
RU2588051C1 (en) | Device for limiting charge current of load capacitor | |
JP6030836B2 (en) | Switching regulator | |
US11171565B2 (en) | Switched-mode power converter | |
JP2007006670A (en) | Inrush current preventing circuit | |
RU2564137C1 (en) | Device for limiting charge current of load capacitor | |
US7391242B1 (en) | Sawtooth waveform generator | |
RU2566677C1 (en) | Device for limiting charge current of load capacitor | |
US7777426B2 (en) | Circuit arrangement and method for controlling a pulsed power supply | |
EP2638625B1 (en) | Apparatus for impedance matching | |
JP2012520598A (en) | Supply circuit for supplying power to the switch circuit | |
JP3192848U (en) | Power supply device and linear control module thereof | |
KR101696403B1 (en) | Soft start circuit of switching regulator | |
RU2595614C1 (en) | Variable amplitude pulse generator | |
KR102015185B1 (en) | Hysteretic boost converter with wide output load range |