SU864507A1

SU864507A1 - Method and device for charging reservoir capacitors

Info

Publication number: SU864507A1
Application number: SU792839662A
Authority: SU
Inventors: Игорь Владимирович Волков; Станислав Иванович Закревский; Юрий Владимирович Басанько; Валерий Васильевич Пшеничный; Виктор Иванович Слабодкин
Original assignee: Институт Электродинамики Ан Усср
Priority date: 1979-11-11
Filing date: 1979-11-11
Publication date: 1981-09-15

Description

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано при зар де накопительных конденсаторов многоканальных генераторов импульсных токов. Известен способ зар да накопительных конденсаторов , заключающийс в том, что накопи тельный конденсатор периодически подключают к источнику неизменного напр жени , зар жают до заданного уровн напр жени и разр жают на разр дную цепь 1 . Однако при зтом способе зар да накопительных конденсаторов наблюдаютс значитель ные броски потребл емого тока и, следовательно , потребл емой мощности, а также значительна неравномерность загрузки элементов зар дной цепи. Известен способ зар да накопительных конденсаторов , заключающийс в том, что накопительный конденсатор периодически подключают к преобразователю источника напр жени в источник мощности, зар жают при не-, измениой по величине потребл емой мощности до заданного уровн напр жени и периодически разр жают на разр дную цепь 2. Однако дл обеспечени режима источника мощности в элементах преобразовател необ- ходимо запасать знергию, соизмеримую с энергией накопительного конденсатора,при этом установленна мощность элементов преобразовател источника напр жени в источник мощности в несколько раз превьпиает его среднюю мощность. Наиболее блиэким по технической суицюсти к даниому изобретению вл етс способ зар да накопительных конденсаторов, заключающийс в том, что каждый из п накопительных конденсаторов периодически подключают к источнику тока, зар жают одинаковым и неизменным по величине током до соответствующего заданного уровн разр дного напр жени и периодически разр жают на соответствующую ему разр дную цепь. Этот способ реализован в устройстве, содержащем источник тока, выход которого подсоединен к включенным последовательно первичным обмоткам трех .трансформаторов, вторичные обмотки которых подсоединены через три выпр мител к трем накопительным конденсаторам, три коммутатоpa , каждый из которых шунтирует первичную обмотку одного из трансформаторов, и блок управлени коммутаторами 3.The invention relates to a pulse technique and can be used to charge the storage capacitors of multichannel pulse current generators. A known method for charging storage capacitors is that the storage capacitor is periodically connected to a constant voltage source, charged to a predetermined voltage level, and discharged to the discharge circuit 1. However, in this method of charging the storage capacitors, there are significant surges in the current consumed and, consequently, the power consumed, as well as a significant non-uniformity of loading of the elements of the charging circuit. A known method for charging storage capacitors, in which the storage capacitor is periodically connected to a voltage source converter into a power source, charged at a non-varying amount of power consumed to a predetermined voltage level, and periodically discharged to the discharge circuit 2. However, to ensure the mode of the power source in the converter elements, it is necessary to store the energy comparable to the energy of the storage capacitor, while the installed power of the elements is zovatel source voltage in the power source prevpiaet several times its average power. The method of charging storage capacitors, which consists in that each of the storage capacitors is periodically connected to a current source, charged with the same and constant current to the corresponding predetermined level of discharge voltage and periodically discharged to the corresponding discharge circuit. This method is implemented in a device containing a current source, the output of which is connected to the primary windings of three three transformers connected in series, the secondary windings of which are connected via three rectifiers to three storage capacitors, three switches, each of which shunts the primary winding of one of the transformers and the unit switch management 3.

Недостатками при данном способе зар да накопительных конденсаторов вл ютс большое значение максимальной потребл емой мощности устройства, равное в общем случае сумме мощности зар да всех накопительных конденсаторов, и большие масса и габариты устройства в целом. Это обусловлено тем, что в начальный момент зар дки неизменный по величине выходной ток источника тока протекает по первичным обмоткам всех трансформаторов , т. е. накопительные конденсаторы подключают к источнику тока одновременно. Максимальное значение потребл емой мощности определ ет установленнз™ мощность источника тока, вли ет на его массо-габаритные показатели и, следовательно, массо-габаритные показатели устройства в целом. Указанный недостаток особенно сказываетс в тех случа х, когда разр д каждого из накопительных конденсагоров производ т в момент достижени на нем соответствующего уровн разр дного напр жени .The disadvantages of this method of charging storage capacitors are the large value of the maximum power consumption of the device, which is generally equal to the sum of the charge power of all storage capacitors, and the large mass and dimensions of the device as a whole. This is due to the fact that at the initial moment of charging, the constant output current of the current source flows through the primary windings of all transformers, i.e. the storage capacitors are connected to the current source simultaneously. The maximum value of the consumed power determines the installed power of the current source, affects its weight and dimensions and, consequently, the weight and dimensions of the device as a whole. This disadvantage is especially pronounced in those cases when the discharge of each of the storage capacitors is produced at the moment when the corresponding discharge voltage level is reached.

Целью насто щего изобретени вл етс уменьшение потребл емой мощности и улучшение массо-габаритных показателей устройства в целом.The purpose of the present invention is to reduce power consumption and improve the overall dimensions of the device as a whole.

Указанна цель достигаетс тем, что в способе зар да иакопительных конденсаторов кажаьш из п накопительных конденсаторов периодически подключают к источнику тока, зар жают одинаковым и неизменным по величине током до соответствующего заданного уровн разр дного напр жени и периодически разр жают на соответствующую ему разр дную цепь, причем кажда1Й из и накопительных конденсаторов подключают к источнику тока поочередно, каждый из ri сдвигов во времени между подключени ми выбирают в зависимости от величины емкости rt -го накопительного конденсатора и заданного уровн его разр дного напр жени , а разр д производ т в момент достижени п -ым накопительным конденсатором соответствующего заданного уровн разр дного напр жени .This goal is achieved by the fact that, in the method of charging accumulative capacitors, each of the n storage capacitors is periodically connected to a current source, charged with the same and constant magnitude current to the corresponding predetermined level of the discharge voltage, and periodically discharged to the corresponding discharge circuit, and each of the storage capacitors is connected to the current source alternately, each of the ri shifts in time between connections is chosen depending on the capacitance rt -th accumulate the capacitor and a predetermined level of its discharge voltage, and the discharge is made when the nth storage capacitor reaches the corresponding predetermined level of discharge voltage.

В устройство дл реализации способа, содержащее источник тока, выход которого подсоединен к включенным последовательно первичным обмоткам трех трансформаторов, вторичные обмотки которых подсоединены через три выпр мител к трем иакопительным конденсаторам , три коммутатора, каждый из которых шунтирует первичную обмотку одного из трансформаторов, и блок управлени коммутаторами , величины емкостей накопительных конденсаторов выбраны из соотношени In an apparatus for implementing the method comprising a current source, the output of which is connected to the primary windings of three transformers connected in series, the secondary windings of which are connected through three rectifiers to three storage capacitors, three switches, each of which shunts the primary winding of one of the transformers, and the control unit switches, the capacitance values of storage capacitors are chosen from the ratio

1:2:4, а дл осуществлени синхронизации работы блока управлени коммутаторами введен генератор тактовых импульсов с заданными временными сдвигами, соответствующие1: 2: 4, and in order to synchronize the operation of the control unit of the switches, a clock pulse generator with specified time shifts is introduced, corresponding to

Д врем зар дного процесса накопительного конденсатора с наибольшей величиной емкости. D is the time of the charging process of the storage capacitor with the largest capacitance value.

На фиг. 1 показано устройство дл реализации данного способа; на фиг. 2 - диаграмма его работы.FIG. 1 shows a device for implementing this method; in fig. 2 is a diagram of his work.

Устройство содержит источник 1 тока, выход которого подсоединен к включенным последовательно обмоткам трех трансформаторов 2-4, вторичные обмотки которых подсоединены через три выпр мител 5-7 к трем накопительным конденсаторам 8-10, три коммутатора 11-13, шунтирующих первичные обмотки трансформаторов, блок 14 управлени коммутаторами и генератор 15 тактовых импульсов .The device contains a current source 1, the output of which is connected to the windings of three transformers 2-4 connected in series, the secondary windings of which are connected through three rectifiers 5-7 to three storage capacitors 8-10, three switches 11-13 that shunt the primary windings of transformers, block 14 switch control and 15 clock pulse generator.

Устройство работает следующим образом. Первоначально коммутаторы 11-13 замкнуты и, следовательно, первичные обмоткн трансформаторов 2-4 закорочены. Напомним, чтоThe device works as follows. Initially, switches 11-13 are closed and, therefore, the primary windings of transformers 2-4 are shorted. Recall that

обцщй ток на выходе источника тока 1 остаетс неизмеиным независимо от положеии коммутаторов 11-13. В момент времени, который будем считать за О (начало отсчета), генератор тактовых импульсов подает первыйThe total current at the output of current source 1 remains immeasurable regardless of the position of the switches 11-13. At the moment of time, which we will consider as O (origin), the clock pulse generator delivers the first

синхронизирующий импульс на вход блока управлени коммутаторами, после чего блок управлеии коммутаторами выдает разрешающий сигнал на размыкание коммутатора 13. Неизменный по величине выходной ток источника 1 тока начинает протекать по первичной обмотке трансформатора 4, и начинаетс зар д иакопительного конденсатора 10. Врем зар дного процесса накопительного конденсатора 10 (иакопительного кондеидатора с наибольшей величиной емкости) составл ет Т. Через врем гейфатор тактовых импульсов выдает второй синхронизирующий импульс, происходит размыкание коммутатор И. Неизменный по величине выходной ток источниija 1 тока протекает теперь и. по первичной Обмотке трансформатора 2 и, следовательно, начинаетс зар д накопительного конденсатора 8. Спуст врем (с момента времени, прин того за 0) размыкаетс коммутатор 12, выходной ток источника 1 протекает к поa synchronizing pulse to the input of the switch control unit, after which the switch control unit generates an enable signal to open the switch 13. A constant output current 1 of the current source 1 begins to flow through the primary winding of the transformer 4 and the accumulative capacitor 10 starts charging. the capacitor 10 (the accumulating condenser with the largest capacitance value) is T. After a while, the geyfator of clock pulses produces a second clock pulse, A disconnect switch is coming. I. The output current of 1 current, which remains unchanged in magnitude, flows now and. across the primary winding of the transformer 2 and, therefore, the storage of the storage capacitor 8 begins. After a time (from the time taken as 0) the switch 12 opens, the output current of the source 1 flows to

первичной обмотке трансформатора 3, и начинаетс зар д накопительного конденсатора 9. Разр д каждого из иакопительных конденсаторов 8-10 производ т в момеит достижени ими соответствующего заданного уровн разр дного напр жени . После разр да каждый из накопительных конденсаторов 8-10 снова переходит в режим зар да. В дальнейшем работа устройства циклически повтор етс .the primary winding of the transformer 3, and the storage of the storage capacitor 9 begins. The discharge of each of the storage capacitors 8-10 is made when they reach the corresponding predetermined level of discharge voltage. After the discharge, each of the storage capacitors 8-10 again goes into charge mode. Subsequently, the operation of the device is cyclically repeated.

Реализаци описанного способа позвол ет уменьшить величину максимальной потребл емой мощности, и следовательно, улучшить массо-габаритные показатели устройства.The implementation of the described method makes it possible to reduce the maximum power consumption and, consequently, to improve the device’s overall weight and dimensions.

На фиг. 2 показана диаграмма работы предлагаемого устройства при зар де накопительных конденсаторов до одинакового уровн зар дного напр жени , которое прин то за 1. Указанные сдвиги во времени между подключени ми к источнику тока каждого из трех накопительных кЬиденсаторов (отношение величин емкостей накопительных конденсаторов равно 1:2:4) позвол ют получить величину максимальной потребл емой моишости, равной 2,28, вместо максимального значени , равного 3, при отсутствии вышеупом нутых сдвигов в времени. Напомним, что так как ток на выходе источника тока неизменен по величине, то потребл ема устройством мощность пропорциональна напр жению на накопительных конденсаторах , т.е. (см. фиг. 2).FIG. Figure 2 shows a diagram of the operation of the proposed device at charging accumulative capacitors to the same level of charging voltage, which is taken as 1. The indicated time shifts between the connections to the current source of each of the three accumulator capacitors (the ratio of capacitive capacitors is 1: 2 4) allow a maximum consumed value of 2.28 to be obtained, instead of a maximum value of 3, in the absence of the above-mentioned time shifts. Recall that since the current at the output of the current source is unchanged in magnitude, the power consumed by the device is proportional to the voltage on the storage capacitors, i.e. (see Fig. 2).

Таким образом, благодар тому, что каждый из п накопительных конденсаторов подключают к источнику тока поочередно, каждый из п сдвигов во В| емени между лодключши ми выбирают в зависимости от величины емкости -го накопительного к И1Ден сатора и задашюго его разр дного напр жени , а разр д производ т в момент достижени п- ым накопительным конденсатором соответствующего заданного уровн разр дного напр жени . Предлагаемый способ отличаетс от известного, так как позвол ет уменьшить потребл емую мощность и улучшить массо-габаритные показатели устройства в целом . Этому способствует и то, что в устройстве величины емкостей накопительных конденсаторов относ тс как 1:2:4, а сдвиги во времени между подключени ми каждого из трех накопительных конденсаторов к источнику тока составл ют соответственно ;ц-т; О / где Т - врем зар дного процесса накопительного конденсатора с наибольшей величиной емкости.Thus, because each of the n storage capacitors is connected to the current source alternately, each of the n shifts in B | The interchange between the switching keys is selected depending on the value of the cumulative capacitance to the I1Denator and its assigned discharge voltage, and the discharge is made at the moment the 5th storage capacitor reaches the corresponding predetermined discharge voltage level. The proposed method differs from the known one, as it allows to reduce power consumption and improve the overall dimensions of the device. This is facilitated by the fact that in the device the values of the capacitors of storage capacitors refer to 1: 2: 4, and the time shifts between the connections of each of the three storage capacitors to the current source are respectively; c-m; О / where Т is the time of the charging process of the storage capacitor with the largest capacitance value.

Claims

1. The method of charging storage capacitors, I conclude that each of the P storage capacitors is periodically connected to a current source, charged

the same and unchanged but current to the corresponding predetermined level of the discharge voltage and periodically discharge to the corresponding discharge circuit, in that, in order to reduce the power consumption and improve the mass-dimensional parameters, each of the accumulative capacitors connect to the current source alternately, each

from m shifts in time between connections, depending on the size of the capacity of the nth storage capacitor and a predetermined level of its discharge voltage, and the discharge is made when ti - th storage capacitor reaches the corresponding predetermined level of discharge voltage.

2. A device for implementing the method according to claim 1, comprising a current source, the output of which is connected to the primary windings of three transformers connected in series, the secondary windings of which are connected via three above windings to three storage capacitors, three switches, each of which shunts the primary winding of one of transformers, and a switch control unit, distinguished by the fact that the capacitance values of the storage capacitors are selected from a ratio of 1: 2: 4, and for synchronizing the operation of the unit systematic way commutators introduced clock pulse generator with a predetermined shift corresponding to m; -i t; o, where T is the time of the charging process of the tip condenser with the highest value (W capacitance.

I

HcTQ4HHKH information taken into account during the examination

1. Pentegov I.V. Analysis of processes in charge chains with damped resonance. Improving the efficiency of devices converting technology, Part 4. K., Naukova

Dumka, 1973, p. 290-299.

2.Golubev P.V. Power supply systems of pulsed power consumers, Moscow, Energiya, 1976, p. 35-39.

3.Volkov I.V., Vakulenko V.M. Sources of laser power supply. K., Technique,

1976, p. 112 (prototype).

3

d-y rt-lj i

-. R