RU2601437C1

RU2601437C1 - Charging device of capacitive energy storage

Info

Publication number: RU2601437C1
Application number: RU2015144949/07A
Authority: RU
Inventors: Валерий Владимирович Ваняев; Евгений Альбертович Копелович; Максим Михайлович Троицкий; Владимир Александрович Осин; Игорь Владимирович Галахов; Сергей Львович Логутенко
Priority date: 2015-10-19
Filing date: 2015-10-19
Publication date: 2016-11-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to charging devices of capacitive energy storage units and can be used in high-voltage electrophysical plants of high capacity with high level of accumulated energy. In the charging device of a capacitive energy storage containing an input three-phase bridge rectifier, a LC-filter, a charging converter with dosing capacitors, an output voltage sensor there is an additional capacitor filter, a transistor shunted by a reverse diode and a resistor, a transistor control driver, a RS-trigger, a 2AND-NOT logical element, two comparators, as well as a setting voltage source and a reverse diode voltage sensor.

EFFECT: adding these elements allows improving reliability of the charging device and enlarging its functional capabilities.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к зарядным устройствам (ЗУ) емкостных накопителей энергии (ЕНЭ) и может быть использовано в высоковольтных электрофизических установках большой мощности с высоким уровнем накапливаемой энергии.The invention relates to chargers (memory) of capacitive energy storage devices (ENE) and can be used in high-voltage electrophysical installations of high power with a high level of accumulated energy.

В настоящее время в таких установках широко применяются ЗУ, построенные на базе транзисторных зарядных преобразователей повышенной частоты с дозирующими конденсаторами [1, 2], которые осуществляют дозированную передачу энергии в ЕНЭ в процессе его зарядки до заданного значения напряжения. Стабилизация заданного значения зарядного напряжения ЕНЭ в этих устройствах осуществляется путем периодического выключения/включения транзисторного зарядного преобразователя по сигналу с датчика выходного напряжения при достижении напряжением ЕНЭ заданного максимального/минимального значения соответственно. В результате, в режиме стабилизации напряжения зарядки ЕНЭ оно колеблется между заданными значениями, а зарядный преобразователь работает с пониженной частотой, компенсируя небольшой (единицы процентов от номинального зарядного тока) ток утечки ЕНЭ.Currently, such devices are widely used in memory devices built on the basis of transistorized charging converters of increased frequency with metering capacitors [1, 2], which carry out dosed energy transfer to the CES in the process of charging to a predetermined voltage value. The stabilization of the set value of the charging voltage of the CES in these devices is carried out by periodically turning the transistor charging converter on / off by the signal from the output voltage sensor when the voltage of the CES reaches the specified maximum / minimum value, respectively. As a result, in the mode of stabilizing the charging voltage of the CES, it fluctuates between the set values, and the charging converter operates at a reduced frequency, compensating for the small (a few percent of the nominal charging current) leakage current of the CES.

Известно ЗУ ЕНЭ, содержащее входной трехфазный мостовой выпрямитель, к выходу которого подключены параллельно соединенные емкостный фильтр и зарядный преобразователь повышенной частоты с дозированной передачей энергии в ЕНЭ [3].It is known ZONE ENE containing an input three-phase bridge rectifier, the output of which is connected in parallel to a capacitive filter and a charging converter of high frequency with dosed energy transfer to the ENE [3].

Емкостный фильтр блокирует гармоники тока, потребляемого зарядным преобразователем, исключая протекание их по фазам сети.A capacitive filter blocks the harmonics of the current consumed by the charging converter, eliminating their flow through the phases of the network.

Недостаток такого устройства состоит в том, что в высоковольтных установках большой мощности при питании ЗУ от сети с собственным сопротивлением, соизмеримым с сопротивлением конденсатора фильтра, снижаются его блокирующие свойства и в токе, потребляемом ЗУ, содержатся гармоники, кратные частоте работы зарядного преобразователя. Это ведет к необходимости увеличения емкости конденсатора фильтра до значений тысячи мкФ, что приводит к возрастанию массы, габаритов и стоимости ЗУ.The disadvantage of such a device is that in high-voltage installations of high power, when the charger is powered from the mains with its own resistance, comparable with the resistance of the filter capacitor, its blocking properties are reduced and the current consumed by the charger contains harmonics that are multiples of the frequency of the charging converter. This leads to the need to increase the capacitance of the filter capacitor to values of thousands of microfarads, which leads to an increase in the mass, dimensions and cost of the memory.

Этого недостатка лишено ЗУ [4], выбранное в качестве прототипа, содержащее входной трехфазный мостовой выпрямитель, к выходу которого присоединен L-C фильтр, к обкладкам конденсатора которого подключен зарядный преобразователь с дозирующими конденсаторами, датчик выходного напряжения.This lack of memory [4], selected as a prototype, contains an input three-phase bridge rectifier, to the output of which an L-C filter is connected, to the capacitor plates of which a charging converter with dosing capacitors is connected, an output voltage sensor.

Параметры элементов фильтра рассчитывают исходя из условия блокирования высших гармоник тока, потребляемого зарядным преобразователем, кратных его рабочей частоте

, на интервале зарядки ЕНЭ [4] при непрерывном характере тока дросселя фильтра.The parameters of the filter elements are calculated based on the condition for blocking the higher harmonics of the current consumed by the charging converter, multiples of its operating frequency

, in the charging interval of the CES [4] with a continuous character of the filter choke current.

В этом случае кривая тока, потребляемого ЗУ из сети, не содержит, практически, составляющих, кратных рабочей частоте

, и идентична кривой тока неуправляемого выпрямителя, работающего на активную нагрузку [4]. Это обеспечивает высокое значение коэффициента мощности k_м, равное k_м≈0,96, независимо от сопротивления и напряжения фаз сети при малой энергоемкости элементов фильтра [5]. Так, например, при выходной мощности ЗУ единицы-десятки кВт требуемая емкость конденсатора фильтра С_ф не превышает значений С_ф=(5÷10)С_к, где С_к - емкость дозирующих конденсаторов, что на практике составляет единицы-десятки мкФ.In this case, the curve of the current consumed by the memory from the network does not contain, in practice, components that are multiples of the operating frequency

, and is identical to the current curve of an uncontrolled rectifier operating on an active load [4]. This ensures a high value of the power factor k _m equal to k _m ≈ 0.96, regardless of the resistance and voltage of the phases of the network at low energy consumption of the filter elements [5]. So, for example, with a memory output power of units of tens of kW, the required capacitance of the filter capacitor C _f does not exceed C _f = (5 ÷ 10) C _k , where C _k is the capacity of the metering capacitors, which in practice is several tens of microfarads.

В режиме стабилизации напряжения ЕНЭ, когда среднее значение мощности на выходе ЗУ невелико, ток дросселя фильтра, а также входного выпрямителя становится прерывистым. На интервалах бестоковых пауз конденсатор фильтра, выполняя функцию промежуточного накопителя энергии, разряжается импульсами тока, потребляемого зарядным преобразователем. Подзарядка конденсатора фильтра происходит при снижении его напряжения до сетевого импульсами тока полуволновой формы, потребляемого из сети, следующими с частотой 300 Гц и имеющими длительность τ_и, определяемую из формулыIn the mode of voltage stabilization of the CES, when the average value of the power at the output of the charger is small, the current of the filter choke, as well as the input rectifier, becomes intermittent. At intervals of current-free pauses, the filter capacitor, acting as an intermediate energy storage device, is discharged by current pulses consumed by the charging converter. The filter capacitor is recharged when its voltage is reduced to the network by pulses of half-wave current consumed from the network, following with a frequency of 300 Hz and having a duration of τ _and , determined from the formula

$τ_{и} \approx \sqrt{L_{Σ} C_{ф}}$

,

τ_{and} \approx \sqrt{L_{Σ} C_{f}}

,

где L_Σ=L_ф+2L_c - суммарная индуктивность цепи; L_ф, С_ф - индуктивность дросселя и емкость конденсатора входного фильтра соответственно: L_c - индуктивность фазы сети. При этом кривая фазного тока, потребляемого ЗУ, содержит в каждом полупериоде два импульса длительностью τ_и.where L _Σ = L _f + 2L _c is the total inductance of the circuit; L _f , C _f - inductor inductance and capacitance of the input filter capacitor, respectively: L _c - phase inductance of the network. In this case, the phase current curve consumed by the memory contains in each half-cycle two pulses of duration τ _and .

Недостаток известного устройства состоит в том, что в режиме стабилизации напряжения ЕНЭ при малой емкости С_ф конденсатора фильтра длительность τ_и импульсов тока подзарядки конденсатора фильтра относительно невелика, что приводит к увеличению амплитуд высокочастотных гармонических составляющих фазных токов, которые могут быть соизмеримыми с амплитудами низкочастотных составляющих этих токов.A disadvantage of the known device is that in the voltage stabilization mode of the CES with a small filter capacitor C _f , the duration of τ _{and the} charging current pulses of the filter capacitor is relatively small, which leads to an increase in the amplitudes of the high-frequency harmonic components of the phase currents, which can be comparable with the amplitudes of the low-frequency components these currents.

Это объясняется тем, что чем меньше относительная длительность импульсов, тем медленнее уменьшаются амплитуды гармонических составляющих с увеличением номера гармоники [6].This is explained by the fact that the shorter the relative pulse duration, the slower the amplitudes of the harmonic components decrease with increasing harmonic number [6].

В результате, существенно снижается электромагнитная совместимость (ЭМС) известного устройства, поскольку в соответствии с требованиями международных и отечественных стандартов по ЭМС [7, 8] относительные амплитуды высших гармоник тока, потребляемого электрической нагрузкой, должны изменяться, приблизительно, обратно пропорционально их порядковому номеру.As a result, the electromagnetic compatibility (EMC) of the known device is significantly reduced, since, in accordance with the requirements of international and domestic EMC standards [7, 8], the relative amplitudes of the higher harmonics of the current consumed by the electric load should be approximately inversely proportional to their serial number.

При наличии высших гармоник с большой амплитудой в электрических цепях с сосредоточенными и распределенными параметрами, какими могут быть представлены блоки, узлы и распределительные сети системы электропитания, возникает опасность появления резонансных явлений. При возникновении резонансного или близкого к нему режима на какой-либо высшей гармонике тока или напряжения высокочастотная составляющая оказывается соизмеримой с амплитудным значением первой гармоники тока (напряжения) на тех же участках цепи, что может нарушить работоспособность отдельных элементов и узлов систем, питающихся от той же сети.In the presence of high harmonics with large amplitudes in electric circuits with concentrated and distributed parameters, which can be represented by blocks, nodes and distribution networks of the power supply system, there is a danger of resonance phenomena. When a resonant or close regime occurs at any higher harmonic of the current or voltage, the high-frequency component is comparable with the amplitude value of the first harmonic of the current (voltage) in the same parts of the circuit, which can disrupt the operation of individual elements and components of systems powered by the same network.

За счет этого происходит наведение помех в управляющих и информационных сетях ЗУ и электрофизических установок, особенно при большом числе одновременно работающих ЗУ в составе мощных электрофизических установок с высоким уровнем энергии, накапливаемой в ЕНЭ, что вызывает сбои в их работе и искажению информации, получаемой в ходе физического эксперимента. Это снижает надежность работы и может приводить к аварийным режимам ЗУ и электрофизических установок в целом, а также к необходимости повторения физических экспериментов, что увеличивает затраты на их проведение.Due to this, interference is induced in the control and information networks of the memory and electrophysical installations, especially with a large number of simultaneously operating memory as part of powerful electrophysical installations with a high level of energy accumulated in the CES, which causes failures in their operation and distortion of information received during physical experiment. This reduces the reliability of the work and can lead to emergency modes of the memory and electrophysical installations as a whole, as well as to the need to repeat physical experiments, which increases the cost of their implementation.

Кроме того, в моменты перехода в режим стабилизации напряжения ЕНЭ ЗУ выключается и энергия, накопленная в дросселе фильтра, и энергия из сети вводится в конденсатор фильтра, что при малой емкости конденсатора фильтра приводит к перенапряжениям на элементах силовой цепи известного устройства, что также снижает надежность его работы.In addition, at the time of transition to the voltage stabilization mode of the ENE ZU, the energy stored in the filter choke is turned off and the energy from the network is introduced into the filter capacitor, which, with a small capacitance of the filter capacitor, leads to overvoltage on the elements of the power circuit of the known device, which also reduces the reliability his works.

Таким образом, известное устройство имеет низкий уровень электромагнитной совместимости в режиме стабилизации напряжения ЕНЭ и превышение напряжения на элементах силовой цепи при переходе в этот режим. Это снижает надежность его работы и делает невозможным его использование в мощных электрофизических установках с высоким уровнем энергии, накапливаемой в ЕНЭ, что сужает функциональные возможности известного устройства и область его применения.Thus, the known device has a low level of electromagnetic compatibility in the voltage stabilization mode of the CES and an excess of voltage on the elements of the power circuit when switching to this mode. This reduces the reliability of its operation and makes it impossible to use it in high-power electrophysical installations with a high level of energy accumulated in the CES, which narrows the functionality of the known device and its scope.

Предлагаемым изобретением решается задача расширения функциональных возможностей и повышения надежности работы ЗУ ЕНЭ.The present invention solves the problem of expanding the functionality and increasing the reliability of the memory of the ENE.

Технический результат от использования изобретения состоит в повышении уровня электромагнитной совместимости ЗУ ЕНЭ в режиме стабилизации его выходного напряжения и снижении перенапряжений на элементах устройства при переходе в этот режим.The technical result from the use of the invention is to increase the level of electromagnetic compatibility of the memory of the CES in the mode of stabilization of its output voltage and to reduce overvoltages on the elements of the device when switching to this mode.

Указанный технический результат достигается тем, что в ЗУ ЕНЭ, содержащем входной трехфазный мостовой выпрямитель, к выходу которого присоединен LC-фильтр, к обкладкам основного конденсатора которою подключен зарядный преобразователь с дозирующими конденсаторами, датчик выходною напряжения, введен дополнительный конденсатор LC-фильтра, отрицательная обкладка которого соединена с отрицательной обкладкой основного конденсатора LC-фильтра, а положительная обкладка присоединена к коллектору транзистора, зашунтированного обратным диодом и резистором, эмиттер транзистора подключен к положительной обкладке основного конденсатора фильтра и к аноду обратного диода, а управляющий электрод и эмиттер транзистора присоединены к выходам драйвера, вход которого присоединен к выходу RS-триггера, вход S которого подключен к выходу логического элемента 2И-НЕ, входы которого подключены к выходам первого и второго компараторов, а вход R присоединен к выходу второго компаратора, прямой вход которого присоединен к датчику выходного напряжения, а его инверсный вход соединен с выходом источника задающего напряжения, при этом прямой вход первого компаратора подключен к выходу датчика напряжения обратного диода, а инверсный вход первого компаратора соединен с общей точкой датчиков напряжения, драйвера, триггера и источника задающего напряжения.The specified technical result is achieved by the fact that in the memory of the CES, containing an input three-phase bridge rectifier, to the output of which an LC filter is connected, to the plates of the main capacitor which is connected a charging converter with metering capacitors, an output voltage sensor, an additional LC filter capacitor is introduced, a negative lining which is connected to the negative plate of the main capacitor of the LC filter, and the positive plate is connected to the collector of a transistor shunted by a reverse diode and a resistor, the emitter of the transistor is connected to the positive lining of the main filter capacitor and to the anode of the reverse diode, and the control electrode and emitter of the transistor are connected to the outputs of the driver, the input of which is connected to the output of the RS flip-flop, the input S of which is connected to the output of the logic element 2I-NOT, whose inputs are connected to the outputs of the first and second comparators, and the input R is connected to the output of the second comparator, the direct input of which is connected to the output voltage sensor, and its inverse input is connected to the output of the source chnika drive voltage, the direct input of the first comparator connected to the output of the reverse diode voltage sensor and the first comparator inverting input is connected to the common point voltage sensors, drivers, the trigger and the source of the drive voltage.

Введение указанных элементов обеспечивает подключение дополнительного конденсатора фильтра при переходе ЗУ в режим стабилизации напряжения зарядки ЕНЭ. Это позволяет увеличить длительность импульсов тока подзарядки конденсатора фильтра и уменьшить амплитуды высокочастотных составляющие фазных токов, потребляемых ЗУ из сети. За счет этого увеличивается уровень электромагнитной совместимости ЗУ ЕНЭ, а также уменьшаются перенапряжения на элементах силовой цепи устройства при переходе в режим стабилизации напряжения ЕНЭ и повышается надежность его работы.The introduction of these elements provides the connection of an additional filter capacitor when the charger is in the mode of stabilization of the charging voltage of the CES. This allows you to increase the duration of the pulses of the charging current of the filter capacitor and to reduce the amplitudes of the high-frequency components of the phase currents consumed by the memory from the network. Due to this, the level of electromagnetic compatibility of the charger of the United Energy Market increases, and the overvoltage on the elements of the power circuit of the device decreases when the voltage stabilizes in the United Energy Market and the reliability of its operation increases.

На фиг. 1 представлена электрическая схема ЗУ ЕНЭ, где: 1 - входной трехфазный мостовой выпрямитель, 2 - фильтр, 3 - основной конденсатор фильтра, 4 - зарядный преобразователь, 5 - ЕНЭ, 6 - датчик выходного напряжения, 7 - дополнительный конденсатор фильтра, 8 - транзистор, 9 - обратный диод, 10 - резистор, 11 - драйвер, 12 - R-S триггер, 13 - логический элемент 2И-НЕ, 14, 15 - первый и второй компараторы соответственно, 16 - источник задающего напряжения, 17 - датчик напряжения обратного диода.In FIG. 1 shows the electrical circuit of the memory of the CES, where: 1 - input three-phase bridge rectifier, 2 - filter, 3 - main filter capacitor, 4 - charging converter, 5 - CES, 6 - output voltage sensor, 7 - additional filter capacitor, 8 - transistor 9 - reverse diode, 10 - resistor, 11 - driver, 12 - RS trigger, 13 - logic element 2I-NOT, 14, 15 - first and second comparators, respectively, 16 - source of the reference voltage, 17 - voltage sensor of the reverse diode.

На фиг. 2 приведены диаграммы ЗУ ЕНЭ.In FIG. 2 shows the diagrams of the charger of the Unified Energy Market.

На диаграммах буквами обозначены: а - выходное напряжение выпрямителя 1 и конденсаторов 3, 7; б - фазный ток, потребляемый ЗУ на интервале 1/3 периода сетевого напряжения.On the diagrams, the letters indicate: a - the output voltage of the rectifier 1 and capacitors 3, 7; b - phase current consumed by the memory in the interval 1/3 of the period of the mains voltage.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы и спектральный состав фазного тока, потребляемого ЗУ в режиме стабилизации напряжения ЕНЭ при частоте работы преобразователя 4 в этом режиме

, полученные на имитационных моделях прототипа и предлагаемого устройства при характерных для практики создания мощных ЗУ параметрах: емкость дозирующих конденсаторов зарядного преобразователя 4 С_к=0,9 мкФ; L_Σ=600 мкГн: С_ф=5 мкФ - в прототипе; C_фΣ=105 мкФ - в предлагаемом устройстве. Мощность в моделях прототипа и предлагаемою устройства в режиме стабилизации напряжения ЕНЭ составляет 140 Вт.In FIG. 3 shows the timing diagrams and spectral composition of the phase current consumed by the memory in the mode of voltage stabilization of the CES at the frequency of operation of the Converter 4 in this mode

obtained on simulation models of the prototype and the proposed device with the parameters typical for the practice of creating powerful memory: the capacity of the metering capacitors of the charging converter 4 C _to = 0.9 μF; L _Σ = 600 μH: C _f = 5 μF - in the prototype; C _fΣ = 105 μF - in the proposed device. The power in the prototype models and the proposed device in the voltage stabilization mode of the CES is 140 watts.

На диаграммах буквами обозначены: в - фазный ток, потребляемый прототипом; г - спектр фазного тока, потребляемого прототипом; д - фазный ток, потребляемый предлагаемым устройством; е - спектр фазного тока, потребляемого предлагаемым устройством.On the diagrams, the letters denote: in - phase current consumed by the prototype; g is the spectrum of the phase current consumed by the prototype; d is the phase current consumed by the proposed device; e is the spectrum of the phase current consumed by the proposed device.

На фиг. 4 приведены временные диаграммы фазного тока, потребляемого ЗУ, и напряжения на конденсаторах фильтра при выключении и переходе преобразователя 4 в режим стабилизации напряжения ЕНЭ, полученные на имитационных моделях прототипа и предлагаемого устройства при параметрах: емкость дозирующих конденсаторов зарядного преобразователя 4 С_к=0,9 мкФ; L_Σ=600 мкГн; С_ф=5 мкФ - в прототипе; С_фΣ=105 мкФ - в предлагаемом устройстве. Мощность в моделях прототипа и предлагаемого устройства в режиме зарядки ЕНЭ составляет 10 кВт, а в режиме стабилизации напряжения ЕНЭ равна 140 Вт.In FIG. 4 shows the time diagrams of the phase current consumed by the memory and the voltage across the filter capacitors when the converter 4 is turned off and the voltage stabilizer ENE is switched on, obtained on simulation models of the prototype and the proposed device with the following parameters: dosing capacitors of the charging converter 4 C _k = 0.9 μF; L _Σ = 600 μH; With _f = 5 μF - in the prototype; With _fΣ = 105 μF - in the proposed device. The power in the models of the prototype and the proposed device in the charging mode of the CES is 10 kW, and in the mode of voltage stabilization of the CES is 140 watts.

На диаграммах буквами обозначены: ж - напряжение на конденсаторе фильтра в прототипе: з - фазный ток, потребляемый прототипом; и - напряжение на конденсаторах фильтра в предлагаемом устройстве; к - фазный ток, потребляемый предлагаемым устройством.In the diagrams, the letters indicate: g — voltage across the filter capacitor in the prototype: h — phase current consumed by the prototype; and - voltage across the filter capacitors in the proposed device; to - phase current consumed by the proposed device.

Устройство содержит входной трехфазный мостовой выпрямитель 1, к выходу которого присоединен LC-фильтр 2, содержащий дроссель и основной конденсатор фильтра 3, к обкладкам которого подключен зарядный преобразователь 4 с дозирующими конденсаторами. К выходу зарядного преобразователя 4 подключен ЕНЭ 5 и датчик выходного напряжения 6. К отрицательной обкладке основного конденсатора фильтра 3 присоединена отрицательная обкладка дополнительного конденсатора 7 фильтра 2, к положительной обкладке которого присоединен коллектор транзистора 8. Транзистор 8 зашунтирован обратным диодом 9 и резистором 10, причем эмиттер транзистора 8 присоединен к положительной обкладке основного конденсатора 3 фильтра 2 и к аноду обратного диода 9. Управляющий электрод и эмиттер транзистора 8 присоединены к выходам драйвера 11. Вход драйвера 11 подключен к выходу R-S триггера 12. Вход S триггера 12 присоединен к выходу логического элемента 2И-НЕ 13, входы которого подключены к выходам первого компаратора 14 и второго компаратора 15. К входу R триггера 12 присоединен выход второго компаратора 15. Прямой вход компаратора 15 присоединен к датчику выходного напряжения 6, а инверсный вход соединен с выходом источника задающего напряжения 16. Прямой вход первого компаратора 14 подключен к выходу датчика напряжения 17 обратного диода 9, а инверсный вход соединен с общей точкой датчиков напряжения 6 и 17, драйвера 11, триггера 12 и источника задающего напряжения 16.The device comprises an input three-phase bridge rectifier 1, to the output of which an LC filter 2 is connected, containing a choke and a main filter capacitor 3, to the plates of which a charging converter 4 with metering capacitors is connected. A CES 5 and an output voltage sensor 6 are connected to the output of the charging converter 4. A negative lining of the additional capacitor 7 of the filter 2 is connected to the negative lining of the main capacitor of the filter 3, the collector of the transistor 8 is connected to the positive lining of it. The transistor 8 is shunted by the reverse diode 9 and resistor 10, and the emitter of transistor 8 is connected to the positive plate of the main capacitor 3 of filter 2 and to the anode of the inverse diode 9. The control electrode and emitter of transistor 8 are connected to driver 11. Driver input 11 is connected to the RS output of trigger 12. Input S of trigger 12 is connected to the output of logic element 2I-NOT 13, the inputs of which are connected to the outputs of the first comparator 14 and the second comparator 15. The output of the second comparator is connected to the input R of the trigger 12 15. The direct input of the comparator 15 is connected to the output voltage sensor 6, and the inverse input is connected to the output of the reference voltage source 16. The direct input of the first comparator 14 is connected to the output of the voltage sensor 17 of the reverse diode 9, and the inverse input is connected to the common point voltage sensors 6 and 17, the driver 11, the trigger 12 and the source of the reference voltage 16.

Принцип работы предлагаемого устройства поясняется диаграммами, приведенными на фиг. 2, и заключается в следующем.The principle of operation of the proposed device is illustrated by the diagrams shown in FIG. 2, and is as follows.

На интервале зарядки ЕНЭ 5 при значениях его напряжения, меньших величины, определяемой напряжением источника задающего напряжения 16, выходное напряжение второго компаратора 15 и на входе R триггера 12 равно нулю. При этом на выходе логического элемента 2И-НЕ 13 и на входе S триггера 12 сигнал логической единицы, а на выходе триггера 12 сигнал логического нуля. За счет этого выходное напряжение драйвера 11 равно нулю и транзистор 8 заперт. При выборе постоянной времени τ цепи «конденсатор 7 - резистор 10» из условия

, где

- рабочая частота зарядного преобразователя 4 на интервале зарядки ЕНЭ 5, дополнительный конденсатор 7 фильтра 2 заряжен до амплитудного значения напряжения основного конденсатора 3 фильтра 2 и, практически, не разряжается. Обратный диод 9 заперт, и конденсатор 7 не влияет на процессы в ЗУ. Выходное напряжение датчика 17 напряжения обратного диода отрицательно, выходное напряжение первого компаратора 14 равно нулю.On the charging interval of the CES 5 with values of its voltage less than the value determined by the voltage of the source of the reference voltage 16, the output voltage of the second comparator 15 and at the input R of the trigger 12 is zero. At the same time, at the output of the logic element 2I-NOT 13 and at the input S of trigger 12, the signal is a logical unit, and at the output of trigger 12, a logic zero signal. Due to this, the output voltage of the driver 11 is zero and the transistor 8 is locked. When choosing the time constant τ of the circuit "capacitor 7 - resistor 10" from the condition

where

- the operating frequency of the charging Converter 4 on the charging interval of the CES 5, the additional capacitor 7 of the filter 2 is charged to the amplitude value of the voltage of the main capacitor 3 of the filter 2 and is practically not discharged. The reverse diode 9 is locked, and the capacitor 7 does not affect the processes in the memory. The output voltage of the reverse diode voltage sensor 17 is negative, the output voltage of the first comparator 14 is zero.

При достижении напряжением ЕНЭ 5 порогового уровня u_пор, определяемого величиной выходного напряжения источника задающего напряжения 16 и близкого по величине к заданному уровню зарядки u_зад, например u_пор=(0,995÷0,996)u_зад, задающее напряжение источника 16 сравнивается и затем становится меньше выходного напряжения датчика 6. При этом па выходе второго компаратора 15 и на входе R триггера 12 появляется сигнал высокого уровня, и триггер 12 переходит в режим хранения информации.When the voltage of CES 5 reaches a threshold level of u _pores , determined by the value of the output voltage of the source of the driving voltage 16 and close to the given charging level u _ass , for example, u _por = (0.995 ÷ 0.996) u _ass , the reference voltage of the source 16 is compared and then becomes less the output voltage of the sensor 6. In this case, at the output of the second comparator 15 and at the input R of the trigger 12, a high level signal appears, and the trigger 12 switches to the information storage mode.

При дальнейшем возрастании выходного напряжения зарядного преобразователя 4 и напряжения ЕНЭ 5 до заданного значения u_зад зарядный преобразователь 4 выключается и переходит в режим стабилизации выходного напряжения.With a further increase in the output voltage of the charging converter 4 and the voltage of the CES 5 to a predetermined value u, the _{rear of the} charging converter 4 is turned off and goes into the stabilization mode of the output voltage.

При выключении преобразователя 4 напряжение основного конденсатора 3 фильтра 2 начинает быстро возрастать за счет энергии, накопленной к этому моменту в магнитном поле дросселя фильтра 2, а также энергии, потребляемой из сети, и становится больше напряжения дополнительного конденсатора 7 фильтра 2. На обратном диоде 9 появляется прямое напряжение, и он отпирается. В этот момент времени выходное напряжение датчика 17 становится положительными и на выходе первого компаратора 14 появляется сигнал высокого уровня, а на выходе логическою элемента 2И-НЕ 13 - сигнал, равный логическому нулю. Триггер 12 переключается и на его выходе появляется сигнал высокого уровня, соответствующий логической единице, что вызывает формирование сигнала управления драйвером 11, и транзистор 8 отпирается. Начиная с этого момента времени конденсатор 7 через транзистор 8 и обратный диод 9 оказывается соединенным параллельно основному конденсатору 3 фильтра 2, что увеличивает общую емкость LC-фильтра.When the converter 4 is turned off, the voltage of the main capacitor 3 of the filter 2 starts to increase rapidly due to the energy accumulated at that moment in the magnetic field of the filter inductor 2, as well as the energy consumed from the network, and becomes more than the voltage of the additional capacitor 7 of the filter 2. On the reverse diode 9 direct voltage appears and it unlocks. At this point in time, the output voltage of the sensor 17 becomes positive and a high level signal appears at the output of the first comparator 14, and a signal equal to logical zero appears at the output of the logic element 2I-NOT 13. The trigger 12 is switched and a high level signal corresponding to a logical unit appears at its output, which causes the formation of a control signal for the driver 11, and the transistor 8 is unlocked. Starting from this point in time, the capacitor 7 through the transistor 8 and the reverse diode 9 is connected in parallel with the main capacitor 3 of the filter 2, which increases the total capacity of the LC filter.

Таким образом, при выключении зарядного преобразователя 4 энергия, накопленная в дросселе фильтра 2, и энергия из сети вводится в параллельно соединенные конденсаторы 3 и 7, что снижает величину перенапряжений на элементах устройства. Резистор 10 введен в схему для выравнивания напряжений конденсаторов 3 и 7 по окончании динамических процессов, например в режиме повторяющихся включений/выключений зарядного преобразователя 4.Thus, when the charging converter 4 is turned off, the energy stored in the filter inductor 2 and the energy from the network are introduced into the parallel connected capacitors 3 and 7, which reduces the amount of overvoltage on the elements of the device. Resistor 10 is introduced into the circuit to equalize the voltages of capacitors 3 and 7 at the end of dynamic processes, for example, in the mode of repeated on / off switching of the charge converter 4.

В режиме стабилизации напряжения ЕНЭ рабочая частота и потребляемый ток преобразователя 4, определяемые относительно небольшой мощностью потерь от токов утечки ЕНЭ и измерительных цепей, значительно меньше, чем на интервале зарядки ЕНЭ.In the voltage stabilization mode of the CES, the operating frequency and the current consumption of the converter 4, determined by the relatively small power loss from the leakage currents of the CES and the measuring circuits, are significantly less than in the charging interval of the CES.

Такой режим работы устройства сохраняется до тех пор, пока выходное напряжение датчика 6 превышает напряжение источника задающего напряжения 16. В противном случае, например после разряда ЕНЭ 5, устройство переходит в исходное состояние с небольшой емкостью основного конденсатора 3 фильтра 2 и вновь готово к очередному циклу зарядки.This mode of operation of the device is maintained until the output voltage of the sensor 6 exceeds the voltage of the source of the reference voltage 16. Otherwise, for example, after the discharge of CES 5, the device returns to its initial state with a small capacity of the main capacitor 3 of filter 2 and is ready for the next cycle charging.

При соответствующем выборе величины емкости дополнительного конденсатора 7 напряжение u_ф параллельно соединенных основного конденсатора 3 и дополнительного конденсатора 7 в режиме стабилизации напряжения ЕНЭ 5 при относительно небольшой выходной мощности ЗУ снижается медленно и превышает линейное напряжение сети u_с в большей части (отрезок времени t₁÷t₄) интервала повторяемости t₂÷t₆ выходного напряжения входного выпрямителя 1, длительность которого равна 1/6 части периода сетевого напряжения. За счет этого напряжение параллельно соединенных конденсаторов 3 и 7 фильтра 2 снижается до уровня сетевого напряжения u_с в момент времени t₄, находящийся вблизи очередного максимума U_m линейного напряжения. В тот момент начинается импульс потребляемого из сети тока длительностью (t₅-t₄), на котором выходное напряжение u_в выпрямителя 1, равное до этого момента напряжению конденсаторов 3 и 7, принимает значения линейною напряжения сети u_с. По окончании импульса тока энергия, накопленная в дросселе фильтра 2, и энергия из сети передается в эти конденсаторы. Их напряжение u_ф возрастает до значения, превышающего амплитуду сетевого напряжения U_m, а затем снова начинает снижаться ступенями за счет разряда импульсами тока, потребляемого зарядным преобразователем 4.With the appropriate choice of the capacitance value of the additional capacitor 7, the voltage u _{f of the} parallel connected main capacitor 3 and the additional capacitor 7 in the voltage stabilization mode of CES 5 with a relatively small output power of the charger decreases slowly and exceeds the line voltage u _s for the most part (time interval t ₁ ÷ t ₄ ) the repeatability interval t ₂ ÷ t _{6 of the} output voltage of the input rectifier 1, the duration of which is equal to 1/6 of the period of the mains voltage. Due to this, the voltage of the parallel-connected capacitors 3 and 7 of the filter 2 is reduced to the level of the mains voltage u _with at time t ₄ located near the next maximum of the linear voltage U _m . At that moment, a pulse begins of a current consumed from the network with a duration of (t ₅ -t ₄ ), at which the output voltage u _{to the} rectifier 1, equal to that of the voltage of the capacitors 3 and 7, takes the values of the linear voltage of the network u _с . At the end of the current pulse, the energy stored in the inductor of the filter 2, and the energy from the network is transferred to these capacitors. Their voltage u _f increases to a value exceeding the amplitude of the mains voltage U _m , and then again begins to decrease in steps due to the discharge by the current pulses consumed by the charging converter 4.

В результате, в каждом полупериоде фазного тока, потребляемого ЗУ из сети, имеют место два импульса, близких по форме к полуволне синусоиды, длительность которых определяется в соответствии с приведенной выше формулой при значении С_ф=С_фΣ, где С_фΣ - суммарная емкость параллельно соединенных основного конденсатора 3 и дополнительного конденсатора 7 фильтра 2.As a result, in each half-period of the phase current consumed by the memory from the network, there are two pulses that are close in shape to the half-wave of a sinusoid, the duration of which is determined in accordance with the above formula with a value of C _f = C _fΣ , where C _fΣ is the total capacity in parallel connected main capacitor 3 and additional capacitor 7 of filter 2.

Рассчитаем требуемое значение суммарной емкости С_фΣ параллельно соединенных основного конденсатора 3 и дополнительного конденсатора 7, которое обеспечивает указанный характер фазного тока ЗУ, полагая, что первый интервал процесса их разряда начинается в момент достижения линейным напряжением сети u_с амплитудного значения U_m (фиг. 2). При этом за счет большой амплитуды импульса тока зарядки дозирующих конденсаторов зарядного преобразователя 4 их напряжение u_ф быстро снижается на величину ΔU, определяемую дозой переданной в них энергии. Если величина емкости C_фΣ недостаточна, то напряжение конденсаторов u_ф спадает до значения линейного напряжения сети и импульс тока зарядки дозирующих конденсаторов потребляется из питающей сети. Если величина емкости С_фΣ избыточна, этого не происходит. В граничном режиме имеет место касание кривых напряжения сети и напряжения основного конденсатора 3 и дополнительного конденсатора 7 фильтра 2 (фиг. 2). Следовательно, начальное напряжение конденсаторов 3 и 7 фильтра 2 и скорость изменения его усредненного значения u_ус должны быть такими, чтобы доза отдаваемой ими энергии в зарядный преобразователь 4 не вызывала снижение их напряжения ниже значения сетевого линейного напряжения u_c.We calculate the desired value of the total capacitance C _fΣ parallel connected main condenser 3 and the additional capacitor 7 which provides the specified nature of the phase memory current, assuming that the first process interval of the discharge begins at the instant of line voltage u _network amplitude value U _m (FIG. 2 ) Moreover, due to the large amplitude of the pulse of the charging current of the metering capacitors of the charging converter 4, their voltage u _f quickly decreases by ΔU, determined by the dose of energy transferred to them. If the capacitance value C _{fΣ is} insufficient, then the voltage of the capacitors u _f drops to the value of the line voltage of the network and the pulse of the charging current of the metering capacitors is consumed from the mains. If the value of the capacitance C _{fΣ is} excessive, this does not happen. In the boundary mode, there is a touch of the voltage curves of the network and the voltage of the main capacitor 3 and the additional capacitor 7 of the filter 2 (Fig. 2). Consequently, the initial voltage of the capacitor 3 and 7 of the filter 2 and the rate of change of the averaged values u _yc must be such that the dose given up their energy in the charging converter 4 caused no decrease in their lower voltage value u _c AC line voltage.

Определим величину емкости С_фΣ, при которой импульс потребляемого тока будет иметь место вблизи очередного максимума одного из линейных напряжений и в кривой этого тока не будет импульсов тока, потребляемого преобразователем 4, что возможно при выполнении условияWe determine the value of capacitance C _fΣ at which the pulse of the consumed current will take place near the next maximum of one of the linear voltages and there will be no current pulses in the curve of this current consumed by the converter 4, which is possible if the condition

где u_ф и u_c - мгновенные значения напряжений конденсатора фильтра и линейного напряжения 3-фазной питающей сети.where u _f and u _c are the instantaneous voltage values of the filter capacitor and the linear voltage of the 3-phase supply network.

Мгновенные значения линейного напряжения сети и усредненного на полупериоде рабочей частоты преобразователя 4 напряжения u_ус параллельно соединенных основного конденсатора 3 и дополнительного конденсатора 7 фильтра 2 определяются по формуламThe instantaneous values of the line voltage of the network and the voltage converter u 4 averaged over the half-cycle of the operating frequency of the voltage u _{must be} connected in parallel to the main capacitor 3 and the additional capacitor 7 of filter 2 are determined by

где U_m - амплитуда линейного напряжения сети; U_ус(0) - начальное на интервале разряда усредненное напряжение конденсатора фильтра; ω_с - круговая частота сетевого напряжения; τ=R_эC_фΣ - постоянная времени цепи «параллельно соединенные конденсатор 3 и дополнительный конденсатор 7 фильтра 2 - преобразователь 4»; R_э - эквивалентное сопротивление преобразователя 4 как электрической нагрузки. Значение R_э может быть рассчитано по формулеwhere U _m is the amplitude of the line voltage of the network; U _us (0) is the initial average voltage of the filter capacitor in the discharge interval; ω _s is the circular frequency of the mains voltage; τ = R _e C _fΣ - time constant of the circuit "parallel connected capacitor 3 and additional capacitor 7 of filter 2 - converter 4"; R _e - equivalent resistance of the Converter 4 as an electrical load. The value of R _e can be calculated by the formula

где Р_ст - мощность, потребляемая преобразователем 4 в режиме стабилизации; U_ф- среднее значение напряжения конденсаторов 3 и 7 фильтра 2, которое может быть рассчитано по формуле [3]where R _article - the power consumed by the Converter 4 in stabilization mode; U _f - the average voltage value of the capacitors 3 and 7 of the filter 2, which can be calculated by the formula [3]

Из формулы (2) в соответствии с временной диаграммой на фиг. 2 определим скорость изменения сетевого напряжения в граничном режиме в точке касания кривых u_c и u_ф в момент времени, отстоящий от максимума кривой u_с на полпериода $\frac{T_{п}}{2}$

рабочей частоты преобразователя 4. Полагаем при этом, что начала «ступеней» кривой напряжения u_ф лежат на прямой MN касательной к кривой u_с в точке равенства напряжений u_ф и u_с From the formula (2) in accordance with the time chart in FIG. 2 we determine the rate of change of the mains voltage in the boundary mode at the point of contact of the curves u _c and u _f at a point in time that is half a period from the maximum of the curve u _s

\frac{T_{P}}{2}

the operating frequency of the converter 4. We assume that the beginnings of the "steps" of the voltage curve u _f lie on the line MN tangent to the curve u _s at the point of equal stresses u _f and u _s

Из выражения (6) находим величину «ступени» ΔUFrom expression (6) we find the value of the "step" ΔU

Учитывая, что круговая частота сетевого напряжения значительно меньше круговой частоты коммутации транзисторов преобразователя 4, выражение (3) может быть с достаточной точностью представлено двумя членами разложения его в ряд МаклоренаConsidering that the circular frequency of the mains voltage is much less than the circular switching frequency of the transistors of the converter 4, expression (3) can be represented with sufficient accuracy by two terms of its expansion in the Maclaurin series

Из формулы (8), принимая во внимание, что кривая усредненного напряжения u_ус конденсатора фильтра, с учетом изложенного выше, параллельна касательной MN, и из очевидных геометрических соотношений фиг. 2, получаем следующие выражения:From formula (8), taking into account that the curve of the averaged voltage u _{must of the} filter capacitor, taking into account the above, is parallel to the tangent MN, and from the obvious geometric relations of FIG. 2, we obtain the following expressions:

где напряжение U₁, в соответствии с (2) будетwhere the voltage U ₁ , in accordance with (2) will be

Решая совместно (7), (9…11), находим искомое значение емкости С_фΣ граничного режимаSolving together (7), (9 ... 11), we find the desired value of the capacitance C _{fΣ of the} boundary mode

При выборе значений суммарной емкости параллельно соединенных конденсаторов 3 и 7 фильтра 2 из условияWhen choosing the values of the total capacity of the parallel-connected capacitors 3 and 7 of filter 2 from the condition

наклон прямой усредненного напряжения u_ус будет меньше наклона прямой MN, что исключает пересечение кривых u_ф, u_с, появление в фазных токах ЗУ импульсов тока, потребляемого преобразователем 4, и расширение частотного спектра фазных токов ЗУ.the slope of the direct averaged voltage u _must be less than the slope of the straight line MN, which eliminates the intersection of the curves u _f , u _s , the appearance in the phase currents of the memory of the current pulses consumed by the converter 4, and the expansion of the frequency spectrum of the phase currents of the memory.

Определим величину суммарной емкости конденсаторов 3 и 7 фильтра из условия ограничения на них перенапряжений, полагая, что при выключении зарядного преобразователя 4 и переходе его в режим стабилизации напряжения ЕНЭ ток дросселя фильтра 2 имеет значение I₀, а напряжение на конденсаторах 3 и 7 фильтра и выходе трехфазного мостового выпрямителя 1 равны U_C.We determine the value of the total capacitance of the filter capacitors 3 and 7 from the condition of limiting the overvoltage on them, assuming that when the charging converter 4 is turned off and it goes into the voltage stabilization mode of the CES, the current of the filter inductor 2 is I ₀ , and the voltage across the filter capacitors 3 and 7 and the output of the three-phase bridge rectifier 1 is equal to U _C.

В этом случае процессы во входном фильтре без учета индуктивностей фаз питающей сети и потерь в обмотке дросселя описываются следующими зависимостями от времени тока i дросселя фильтра 2 и напряжения u_C конденсаторов фильтра 3 и 7:In this case, the processes in the input filter without taking into account the inductances of the phases of the supply network and losses in the inductor winding are described by the following time dependences of the current i of the filter inductor 2 and the voltage u _{C of the} filter capacitors 3 and 7:

где

Where

К моменту окончания тока в обмотке дросселя фильтра 2 (при ωt=π/2) величина перенапряжения на конденсаторах фильтра 3 и 7 в соответствии с (15) будетBy the time the current ends in the filter inductor winding 2 (with ωt = π / 2), the overvoltage across the filter capacitors 3 and 7 in accordance with (15) will be

Из формулы (16) следует, что для ограничения перенапряжения на уровне заданного значения $Δ U_{C_{з а д}}$

, при выключении зарядного преобразователя 4 и переходе его в режим стабилизации напряжения ЕНЭ, величину суммарной емкости конденсаторов фильтра 3 и 7 фильтра необходимо выбирать из условияFrom formula (16) it follows that to limit overvoltage at the level of a given value

Δ U_{C_{s but d}}

, when the charging converter 4 is turned off and it enters the voltage stabilization mode of the CES, the value of the total capacitance of the

filter capacitors

3 and 7 of the filter must be selected from the condition

Выбор величины суммарной емкости производят по большему из значений, определяемых согласно условиям (13) и (17).The choice of the value of the total capacity is made from the larger of the values determined according to conditions (13) and (17).

Проведенные исследования показали, что величину суммарной емкости конденсаторов 3 и 7 фильтра следует выбирать из условияStudies have shown that the total capacitance of the filter capacitors 3 and 7 should be selected from the condition

С_фΣ=(20÷30)С_ф.С _фΣ = (20 ÷ 30) С _ф .

Из приведенного описания и расчетных выражений следует, что применение предлагаемого устройства позволяет за счет увеличения суммарной емкости фильтра в режиме стабилизации напряжения зарядки ЕНЭ и увеличения за счет этого длительности импульсов фазного тока ЗУ уменьшить амплитуды высокочастотных гармонических составляющих фазных токов (фиг. 3).From the above description and calculated expressions, it follows that the use of the proposed device allows to reduce the amplitudes of high-frequency harmonic components of phase currents due to an increase in the total filter capacity in the mode of stabilization of the charging voltage of the CES and due to this increase in the pulse duration of the phase current of the memory (Fig. 3).

Из сопоставления частотных спектров тока, потребляемого прототипом (фиг. 3, кривая г), и предлагаемого устройства (фиг. 3, кривая е) следует, что амплитуды высших гармоник тока, потребляемого предлагаемым ЗУ, с увеличением их порядкового номера убывают значительно быстрее, чем в прототипе. Так, например, в предлагаемом устройстве амплитуда 19-й гармоники примерно в 1,5 раза меньше, чем в прототипе, а амплитуда 61-й гармоники в предлагаемом устройстве меньше, чем в прототипе, приблизительно в 25 раз.From a comparison of the frequency spectra of the current consumed by the prototype (Fig. 3, curve d) and the proposed device (Fig. 3, curve e) it follows that the amplitudes of the higher harmonics of the current consumed by the proposed memory, with an increase in their serial number decrease much faster than in the prototype. So, for example, in the proposed device, the amplitude of the 19th harmonic is about 1.5 times less than in the prototype, and the amplitude of the 61st harmonic in the proposed device is less than in the prototype, about 25 times.

В результате, повышается уровень электромагнитной совместимости ЗУ ЕНЭ, исключаются резонансные явления в питающей сети, что повышает надежность работы его и электрофизической установки, частью которой оно является.As a result, the level of electromagnetic compatibility of the CES UES increases, the resonance phenomena in the supply network are excluded, which increases the reliability of its operation and the electrophysical installation, of which it is a part.

Кроме того, увеличение суммарной емкости фильтра в предлагаемом устройстве в момент перехода его в режим стабилизации напряжения ЕНЭ позволяет при указанных выше параметрах снизить перенапряжение на конденсаторах фильтра до 40 В (фиг. 4, и). в то время как в прототипе величина перенапряжения составляет 215 В (фиг. 4, ж). При этом уменьшаются перенапряжения и на других элементах силовой цепи ЗУ, что также повышает надежность его работы.In addition, an increase in the total filter capacity in the proposed device at the time of its transition to the voltage stabilization mode of the CES allows for the above parameters to reduce the overvoltage on the filter capacitors to 40 V (Fig. 4, and). while in the prototype the magnitude of the overvoltage is 215 V (Fig. 4, g). At the same time, overvoltages on other elements of the power circuit of the charger are also reduced, which also increases the reliability of its operation.

Все это позволяет, в результате, использовать предлагаемое устройство в мощных высоковольтных электрофизических установках, содержащих значительное число параллельно работающих ЗУ с уровнем энергии, накапливаемой в ЕНЭ, до сотен МДж, что существенно расширяет его функциональные возможности.All this allows, as a result, to use the proposed device in high-power high-voltage electrophysical installations containing a significant number of concurrently charged memories with the energy level accumulated in the Unified Energy System to hundreds of MJ, which significantly expands its functionality.

Источники информацииInformation sources

1. Тиристорные схемы включения высокоинтенсивных источников света / О.Г. Булатов, B.C. Иванов. Д.И. Панфилов. - М.: Энергия, 1975. - с. 147.1. Thyristor circuits for switching on high-intensity light sources / O.G. Bulatov, B.C. Ivanov. DI. Panfilov. - M.: Energy, 1975 .-- p. 147.

2. Копелович Е.А., Хватов С.В., Ваняев В.В., Троицкий М.М., Флат Ф.А. Транзисторно-конденсаторные зарядные устройства мегаджоульных емкостных накопителей энергии. Электротехника. №7, 2010. - с. 11-16.2. Kopelovich E.A., Khvatov S.V., Vanyaev V.V., Troitsky M.M., Flat F.A. Transistor-capacitor chargers megajoule capacitive energy storage. Electrical Engineering No. 7, 2010. - p. 11-16.

3. Н.J. Ryoo. S.R. Jang, Y.S. Jin, J.S. Kim. Y.B. Kim Design of High Voltage Capacitor Charger with Improved Efficiency, Power Density and Reliability // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol. 20. No. 4. pp. 1076-1084, 2013.3. N.J. Ryoo. S.R. Jang, Y.S. Jin, J.S. Kim. Y.B. Kim Design of High Voltage Capacitor Charger with Improved Efficiency, Power Density and Reliability // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol. 20. No. 4. pp. 1076-1084, 2013.

4. Кириенко В.П., Ваняев СВ., Ваняев В.В. Электромагнитная совместимость силового импульсного преобразователя с накопительными конденсаторами и первичного источника электропитания // Сб. докл. X Росс. науч.-техн. конф. по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности. ЭМС 2008. - СПб. - 2008. - с. 200-205.4. Kiriyenko V.P., Vanyaev SV., Vanyaev V.V. Electromagnetic compatibility of a power pulse converter with storage capacitors and a primary power source // Sat. doc. X Ross. scientific and technical conf. on electromagnetic compatibility of technical equipment and electromagnetic safety. EMC 2008. - St. Petersburg. - 2008. - p. 200-205.

5. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Преобразовательная техника. - Киев: Вища школа, 1983. - с. 78.5. Rudenko B.C., Senko V.I., Chizhenko I.M. Conversion technology. - Kiev: Vishcha school, 1983. - p. 78.

6. Зевеке Г.В. и др. Основы теории цепей. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1963.6. Zeveke G.V. et al. Fundamentals of circuit theory. - M. - L .: Gosenergoizdat, 1963.

7. ГОСТ Р 51317.3.2-2006 (МЭК 61000-3-2:2005). Совместимость технических средств электромагнитная. Эмиссия гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе). Нормы и методы испытаний.7. GOST R 51317.3.2-2006 (IEC 61000-3-2: 2005). Electromagnetic compatibility of technical equipment. Emission of harmonic current components by technical means with a current consumption of not more than 16 A (in one phase). Standards and test methods.

8. ГОСТ Р 51317.3.4-2006 (МЭК 61000-3-4-1998). Совместимость технических средств электромагнитная. Ограничение эмиссии гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током более 16 А, подключаемыми к низковольтным системам.8. GOST R 51317.3.4-2006 (IEC 61000-3-4-1998). Electromagnetic compatibility of technical equipment. The limitation of the emission of harmonic current components by technical means with a current consumption of more than 16 A, connected to low-voltage systems.

Claims

Charger of a capacitive energy storage device containing an input three-phase bridge rectifier, to the output of which an LC filter is connected, to the plates of the main capacitor of which a charging converter with metering capacitors is connected, an output voltage sensor, characterized in that an additional LC filter capacitor is introduced into the device, negative the lining of which is connected to the negative lining of the main capacitor of the LC filter, and the positive lining is connected to the collector of the transistor, shunt connected by a reverse diode and a resistor, the emitter of the transistor is connected to the positive plate of the main filter capacitor and to the anode of the reverse diode, and the control electrode and emitter of the transistor are connected to the outputs of the driver, the input of which is connected to the output of the RS flip-flop, the input S of which is connected to the output of logic element 2I - NOT, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second comparators, and the input R is connected to the output of the second comparator, the direct input of which is connected to the output voltage sensor, and the inverse input the second comparator is connected to the output of the source of the supply voltage, while the direct input of the first comparator is connected to the output of the voltage sensor of the reverse diode, and the inverse input of the first comparator is connected to a common point of the voltage sensors, driver, trigger and source of the supply voltage.