SU813716A1

SU813716A1 - Reservoir capcitor charging device

Info

Publication number: SU813716A1
Application number: SU782681977A
Authority: SU
Inventors: Юрий Игоревич Кован; Давыд Борисович Кофман
Original assignee: Московский Ордена Ленина Авиацион-Ный Институт Им. Серго Орджоникидзе
Priority date: 1978-10-30
Filing date: 1978-10-30
Publication date: 1981-03-15

Description

Изобретение относится к импульсной электротехнике и может быть использовано в качестве импульсного источника питания для установок электроискровой обра— ' ботки металлов, систем радиолокации и др.The invention relates to pulsed electrical engineering and can be used as a pulsed power source for installations of electric spark treatment of metals, radar systems, etc.

Известно устройство для заряда нако— $ пительных конденсаторов, содержащее повышающий трансформатор и колебательный зарядный контур, позволяющий осуществлять ступенчатый заряд накопительных конденсаторов, в котором соответствую^· шим выбором коэффициентов трансформации каждой секции повышающего трансформатора может быть обеспечено равномерное потребление средней величины энергии от первичной сети на каждой ступени Е11.A device is known for charging storage capacitors, comprising a step-up transformer and an oscillatory charging circuit, which allows for stepwise charge of the storage capacitors, in which a uniform choice of transformation coefficients for each section of the step-up transformer can ensure uniform consumption of the average energy from the primary network to each stage of E11.

Недостатком устройства является снижение тока потребления до нудя на каж— дой ступени заряда, что ухудшает форму напряжения первичной сети. Снижение добротности зарядного контура на каждой последующей ступени заряда вследствие повышения коэффициента трансформации повышающего трансформатора ухудшает КПД. устройства.The disadvantage of this device is the reduction of the current consumption to nuisance at each charge stage, which worsens the voltage shape of the primary network. The decrease in the quality factor of the charging circuit at each subsequent charge stage due to an increase in the transformation ratio of the step-up transformer worsens the efficiency. devices.

Известно устройство для заряда накопительных конденсаторов, содержащее параллельно соединенные накопительные конденсаторы и коммутирующие полупроводниковые приборы, предназначенные для формирования импульсов большой амплитуды и малой длительности [2].A device for charging storage capacitors, containing parallel connected storage capacitors and switching semiconductor devices designed to generate pulses of large amplitude and short duration [2].

Недостатком его является наличие искажений формы напряжения первичной сети при работе устройства.Its disadvantage is the presence of distortions in the voltage shape of the primary network during operation of the device.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее накопительные конденсаторы, цепи индикации напряжения, состоящие из последоватешэно включенных резистора, стабилитрона и вспомогательного конденсатора, а также шины и коммутирующие тиристоры с ограничительными резисторами в цепях управляющих электродов, причем каждый ограничительный резистор подключен к одной из обкладок вспомогательного конденсатора предыдущей цепи инди3 .813716 кации, а другие обкладки этих конденсаторов Подсоединены к первой шине устройства [31. . _ч The closest in technical essence to the invention is a device containing storage capacitors, voltage indication circuits, consisting of a series-connected resistor, a zener diode and an auxiliary capacitor, as well as buses and switching thyristors with limit resistors in the control electrode circuits, each limit resistor connected to one from the plates of the auxiliary capacitor of the previous indi3 .813716 circuit, and the other plates of these capacitors are connected to the first bus not devices [31. . _h

Недостатком данного устройства является неравномерность тока потребления в ₅течение зарядного цикла, что ведет к искажениям формы напряжения первичного источника питания.The disadvantage of this device is the unevenness of the current consumption in ₅ during the charging cycle, which leads to distortion of the voltage shape of the primary power source.

Цепь изобретения - улучшение формы напряжения первичного источника питания, юThe chain of the invention is the improvement of the voltage form of the primary power source, s

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для заряда накопительных конденсаторов, содержащее накопительные конденсаторы, цепи индикации напряжения, состоящие из последователь— но включенных резистора, стабилитрона и вспомогательного конденсатора, а также шины и коммутирующие, тиристоры с ограничительными резисторами в цепях управляющих электродов, причем каждый ог- ; ₂₀реничительный резистор подключен к одной из обкладок вспомогательного конден сатора предыдущей цепи индикации, а Другие обкладки этих конденсаторов подсоединены к первой шине устройства, введены два дросселя, причем вторая шина устройства разветвлена на две цепи, в каждую из которых включен один из дросселей, к свободному концу обмотки первого дросселя подключена одна из обкладок каждого нечетного накопительного конден сатора, а к свободному концу обмотки вто рого дросселя - каждого четного накопительного конденсатора, коммутирующие тиристоры совместно с накопительными конденсаторами образуют последовательные цепи, параллельно каждой из которых, кроме последней, подсоединены цепи индикации напряжения, а катоды коммутирующих тиристоров соединены с первой шиной устройства.This goal is achieved by the fact that in a known device for charging storage capacitors, containing storage capacitors, voltage indication circuits, consisting of a series-connected resistor, a zener diode and an auxiliary capacitor, as well as busbars and switching, thyristors with limit resistors in the control electrode circuits, with each og-; _{20, a} back-up resistor is connected to one of the plates of the auxiliary capacitor of the previous indication circuit, and the other plates of these capacitors are connected to the first bus of the device, two chokes are introduced, and the second bus of the device is branched into two circuits, each of which includes one of the chokes, to a free one of the plates of each odd storage capacitor is connected to the end of the winding of the first inductor, and commuting to the free end of the winding of the second inductor - of each even storage capacitor thyristors together with storage capacitors form a series circuit, in parallel with each of them, except the last connected voltage detecting circuit, and the cathodes of commuting thyristors connected to the first bus device.

Кроме того, между величиной напряжения стабилизации стабилитронов цепей индикации й величиной напряжения источника питания устройства выбирается следующее соотношение:In addition, between the magnitude of the stabilization voltage of the Zener diodes of the indication circuits and the magnitude of the voltage of the power supply of the device, the following ratio is selected:

^ист= (1/1-1,5)Е, ^and st = (1 / 1-1.5) E,

7.7.

где U_GT - напряжение стабилизации стабилитронов; 50where U _GT is the stabilization voltage of the zener diodes; fifty

Е - напряжение источника питания.E is the voltage of the power source.

На фиг. 1 представлена схема устройства для заряда накопительных конденсаторов; на фиг. 2 - эпюра тока потребления этого устройства. 55In FIG. 1 shows a diagram of a device for charging storage capacitors; in FIG. 2 is a diagram of the current consumption of this device. 55

Устройство для заряда накопительных конденсаторов содержит цепи, состоящие из последовательно соединенных накопи25 тельных конденсаторов 1—5 и коммутирующих тиристоров 6—10 с ограничительными резисторами 11—14 в цепях управляющих электродов. Параллельно каждой, кроме последней, из указанных цепей, включающих накопи тельный конденсатор и тиристор, подсоединены цепи индикации напряжения, состоящие из последовательно включенных резисторов 15—18, стабилитронов 19-22 и вспомогательных конденсаторов 23-26. Каждый ограничительный резистор 11-14 подключен к одной из обкладок вспомогательного конденсатора предыдущей цепи индикации, а другие обкладки этих конденсаторов 23-26 и катотоды коммутирующих тиристоров 6-10 подсоединены к первой (минусовой) шине устройства, вторая (плюсовая) шина устройства разветвлена на две цепи, в каждую из которых включен один из дросселей 27 и 28 (фиг. 1). К другому концу обмотки дросселя 27 подключена свободная обкладка каждого нечетного конденсатора (2 и 4).A device for charging storage capacitors contains circuits consisting of series-connected storage capacitors 1–5 and switching thyristors 6–10 with limiting resistors 11–14 in the control electrode circuits. Parallel to each, except the last, of the indicated circuits, including a storage capacitor and a thyristor, voltage indication circuits consisting of series-connected resistors 15–18, zener diodes 19–22, and auxiliary capacitors 23–26 are connected. Each limiting resistor 11-14 is connected to one of the plates of the auxiliary capacitor of the previous indication circuit, and the other plates of these capacitors 23-26 and the cathodes of switching thyristors 6-10 are connected to the first (minus) bus of the device, the second (plus) bus of the device is branched into two circuit, each of which includes one of the chokes 27 and 28 (Fig. 1). To the other end of the winding of the inductor 27 is connected a free lining of each odd capacitor (2 and 4).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подаче отпирающего импульса на управляющий электрод тиристора 6 последний открывается и начинается заряд накопительного конденсатора 1 по цепи, включающей тиристор 6 и дроссель 27. Форма кривой тока заряда показана на фиг. 2. После того, как конденсатор 1 зарядится до напряжения, равного напряжению стабилизации стабилитронов цепей индикации, пробивается стабилитрон 19, и осуществляется быстрый заряд вспомогательного конденсатора 23, так как величина его емкости выбирается значительно меньшей, чем величина емкости накопителького конденсатора. Вспомогательный конденсатор 23 является источником в цепи управления тиристора 7, отпирание которого приводит к началу заряда следующего накопительного конденсатора 2 по цепи, включающей тиристор 7 и дроссель 28. Таким образом, заряд конденсаторов 1 и 2 в течение некоторого времени идет одновременно (фиг. 2). К моменту отпирания тиристора 8 заряд конденсатора 1 закончен и дроссель 27 обесточен что позволяет начать заряд конденсатора 3 через тот же дроссель 27. При этом в течение некоторого времени идет одновременный заряд конденсаторов 2 и 3. Процесс заканчивается зарядом последнего (на фиг. 2 пятого) накопительного конденсатора. В результате все накопительные конденсаторы оказываются заряженными с высоким ,When a trigger pulse is applied to the control electrode of the thyristor 6, the latter opens and the charge of the storage capacitor 1 begins along the circuit including the thyristor 6 and the inductor 27. The shape of the charge current curve is shown in FIG. 2. After the capacitor 1 is charged to a voltage equal to the stabilization voltage of the zener diodes of the indication circuits, the zener diode 19 breaks through and the auxiliary capacitor 23 is quickly charged, since the value of its capacitance is chosen much smaller than the value of the capacitance of the storage capacitor. The auxiliary capacitor 23 is a source in the control circuit of the thyristor 7, the unlocking of which leads to the beginning of the charge of the next storage capacitor 2 along the circuit including the thyristor 7 and the inductor 28. Thus, the charge of the capacitors 1 and 2 goes simultaneously for some time (Fig. 2) . By the time the thyristor 8 is unlocked, the charge of the capacitor 1 is finished and the inductor 27 is de-energized, which allows the charge of the capacitor 3 to start through the same inductor 27. At the same time, the capacitors 2 and 3 are simultaneously charged. The process ends with the last charge (in FIG. 2 of the fifth) storage capacitor. As a result, all storage capacitors are charged with high,

613716613716

КПД^* обеспечиваемым колебательным зарядом, до напряжения одной величины, ” В зависимости от величины добротности колебательного контура форма тока заряда несколько меняется, С этим обстоя- j тельством связан тот факт, что напряжение стабилизации стабилитронов V_cr рекомендуется выбирать равным 1,1-1,5 от 'напряжения питания устройства, В этом случае большее значение коэффициента соответствует контуру с добротностью порядка 10 и выше, а меньшее - контуру с величиной добротности 2-4, В этом случае сдвиг во времени между моментами начала заряда двух соседних накопитель— ц ных конденсаторов соответствует минимальному значению коэффициента пульсаций результирующего тока потребления устройства (фиг. 2).Efficiency ^ * provided by the vibrational charge, up to a voltage of one magnitude, ”Depending on the figure of merit of the vibrational circuit, the shape of the charge current changes somewhat. This circumstance is associated with the fact that the stabilization voltage of the zener diodes V _{cr is} recommended to be chosen equal to 1.1-1 , 5 from 'the supply voltage of the device. In this case, a larger value of the coefficient corresponds to a circuit with a Q factor of 10 or higher, and a smaller one corresponds to a circuit with a Q factor of 2-4. In this case, the time shift between the moments when the charge starts in adjacent storage capacitors, the corresponding capacitors correspond to the minimum value of the ripple coefficient of the resulting device current consumption (Fig. 2).

Снижение коэффициента пульсации тока jq потребления улучшает форму напряжения первичного источника питания. Это обстоятельство имеет весьма существенное значение в случае использования в качестве такого источника бортсети ограшченной мощности, так как модуляция (изменение) напряжения первичного источника питания неблагоприятно сказывается на работе навигационной и прочей аппаратуры, питающейся от этого же источника. _м Reducing the ripple coefficient of the current jq consumption improves the voltage shape of the primary power source. This circumstance is very significant in the case of using limited power as such a flight network source, since the modulation (change) in the voltage of the primary power source adversely affects the operation of navigation and other equipment powered from the same source. _m

В предлагаемом устройстве установка коммутирующих тиристоров пос ледова тешено с накопительными конденсаторами исключает потери в тиристорах при заряде соседних секций конденсаторов, что новышает КПД (число накопительных конденсаторов может быть любым необходимым).In the proposed device, the installation of switching thyristors after ice is tidy with storage capacitors eliminates losses in thyristors when charging neighboring capacitor sections, which increases the efficiency (the number of storage capacitors can be any necessary).

Claims

3.8 KjauHH, a the other plates of these condensates p | eV are connected to the first bus of device 3. The disadvantage of this device is the uneven consumption of current during the charge cycle, which leads to distortions of the form of the voltage of the primary power source. The circuit of the invention is an improvement in the form of the voltage of the primary power source. This goal is achieved by the fact that in a known device before charging the storage capacitors, which contains storage capacitors, voltage indication circuits consisting of a 1x series resistor, a zener diode and an auxiliary capacitor, as well as buses and switching, shristors with limiting resistors in circuits an electrode is connected to an electrode, each resistor is connected to one of the plates of the auxiliary capacitor of the previous indication circuit, and the other plates of these capacitors are connected to the first bus of the device, inserting two drossels, the second device bus being branched into two chains, each of which includes one of the chokes, one of the plates of each odd storage capacitor is connected to the free end of the winding of the first throttle horn throttle - each even-numbered storage capacitor, switching thyristors together with storage capacitors form successive circuits, parallel to each of which except the last, are connected Voltage indication circuits, and commutation thyristor cathodes are connected to the first bus of the device. In addition, between the voltage of stabilization of the stabilitrons of the indicadia circuits and the value of the voltage of the power source of the device, the following relation is chosen: Uj. (L, l-l, 5) E, where Ujs is the voltage of stabilization of the zener diodes; - power supply voltage. FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for charging storage capacitors; in fig. 2 is a plot of the current consumption of this device. The device for charging storage capacitors contains circuits consisting of series-connected storage capacitors 1-5 and commutation thyristors 6-10 with limiting resistors 11-14 in control circuits of their electrodes. Parallel to each, except for the last, and the above circuits, including the 1st capacitor and the thyristor, there are connected voltage indication circuits, consisting of a series-connected resistor 15-18, zener diodes 19-22 and auxiliary capacitors 23-26. Each limiting resistor 11-14 is connected to one of the plates of the auxiliary capacitor of the previous indication circuit, and the other plates of these capacitors 23-26 and cathodes of 6-1O commutating thyristors are connected to the first (minus) bus of the device, the second (positive) bus of the device is ramified into two chains, each of which includes one of the chokes 27 and 28 (Fig. 1). To the other end of the winding of the throttle 27 is connected free facing of each odd capacitor (2 and 4). The device works as follows. When an unlocked pulse is applied to the control electrode of the thyristor 6, the latter opens and begins charging the storage capacitor 1 along a circuit including the thyristor 6 and the inductor 27. The shape of the charge current curve is shown in FIG. 2. After the capacitor 1 charges to a voltage equal to the stabilization voltage of the Zener diode of the indication circuits, the Zener diode 19 is punched and the auxiliary capacitor 23 is quickly charged because its capacitance is much less than the capacitance of the storage capacitor . The auxiliary capacitor 23 is a source in the control circuit of the thyristor 7, unlocking which the led leads to the beginning of the charge of the next storage capacitor 2 along the circuit including the thyristor 7 and the choke 28. Thus, the charge of the capacitors 1 and 2 for some time goes on ( Fig. 2). By the time the thyristor is unlocked, 8 the charge of the capacitor 1 is completed and the choke 27 is de-energized, which allows the charge of the capacitor 3 to start through the same choke 27. At the same time, for some time, the capacitors 2 and 3 are simultaneously charged. Fig. 2 of the fifth) storage capacitor. As a result, all storage capacitors are charged with a high, 56 KPL (4 oscillatory charge, up to a voltage of one magnitude. Depending on the magnitude of the oscillating circuit, the shape of the charge current varies somewhat. This fact is that the stabilization of the stabilization of the zener diodes U ..,. is recommended to be chosen from 1.1-1.5 from: the supply voltage of the device. In this case, the higher coefficient value corresponds to the circuit with a quality factor of about 1O and higher, and less - contour with in The figure of figure of merit is 2-4. In the atom, the shift in time between the charge accumulation start shifts of the neighboring storage capacitors corresponds to the minimum value of the coefficient of the output device current (fvg. 2). Decrease in the ratio of the current pulsation of the current consumption improves the voltage form of the primary power source. This situation is quite significant in the case of the use of ani8 as a tax source for the most common network, since the modulation (change) of the voltage of the first power source is adversely affected by the work of the Vignan and other equipment that feeds from the same source. In n (} unit of the pY1st8e device, the commutation of thyristors afterwards - but with accumulative cloves; at (this excludes | thyristor losses in the charge of the adjacent sections of the capacitors, which increases the efficiency (the number of accumulators of JcaTopOB can be any 11e en) Invention 1. Device for charging storage capacitors, containing storage capacitors, S1-DIC circuits and voltage, consisting of successively incorporated resistors, Zener diodes and auxiliary capacitors, as well as switches and switching circuits Stoppers with limiting 64 resistors in control circuits, each limiting resistor connected to one of the plates of the auxiliary capacitor of the previous display circuit, and the other plates of these capacitors connected to the device bus, in order to improve the voltage of the primary source power supply, two drossels are inserted into the device, and the second device bus is branched into two chains, each of which includes one of the throttles, - to a free winding of the first throttle connecting one of the plates of each odd storage capacitor, and to the free KOSH1U of the windings of the second drive | sat — each even storage capacitor, the switching thyristors together with the accumulators & 1 by capacitors are connected in series circuits, parallel to each of which, except the last, voltage indication circuits are connected, and the cathodes of the switching FC thyristor are connected to the first bus of the device. 2. The device according to claim 1, distinguished by the fact that between the voltage stabilizing voltage ham zener diodes of the indication circuits and the voltage value of the device power supply source the following relationship is chosen: UCT (1.1-1.5) E, where is the stabilization voltage zener; E is the supply voltage of the device. Sources of information are given into account in the examination of 1. Voshov I, V. Sources of ectroscopes in the Passers, Kiev, 1976, p. 52-53

2. US patent number 3678362, cl. 320.1, 1972. 3. USSR certificate No. 416811, cl. H 02 m З / ОО, 1972 (prototype).

jzjh

27 f