RU2642866C2

RU2642866C2 - Method for power supply of pulse load from source of alternate voltage and devices for its implementation (versions)

Info

Publication number: RU2642866C2
Application number: RU2016102787A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Власов; Дмитрий Леонидович Каргу; Сергей Анатольевич Мусиенко; Анатолий Григорьевич Николаев
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2018-01-30
Also published as: RU2016102787A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: initial battery charge is produced with a minimum of drive capacity and battery capacity of capacitive electrical energy storage is increased with increasing voltage at its sessions. Versions of circuit solutions for the implementation of the claimed method are proposed. In the first version of the device technical result is achieved through the use of thyristors as current-limiting and decoupling resistance of cascades and discharge keys. In the second version of the device technical result is achieved through the inclusion of key bilateral conductivity between the rectifier and the midpoint of the battery of capacitors, executed in the form of capacitive transformer. In the third version of the device technical result is achieved through the implementation of capacitive electrical energy storage in the form of three capacitors, forming a triangle in which two of the same capacity capacitors generate capacitive voltage transformer, and the output of its midpoint is connected to one of the terminals of rectifier input diagonal through two-sided conductivity key.

EFFECT: improvement of specific energy indicators of chargers.

4 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к способам питания мощных импульсных нагрузок (ИН) с промежуточным накопителями энергии в виде накопительных конденсаторов, «медленно» заряжаемых от источника ограниченной мощности и устройствам заряда емкостных накопителей электрической энергии (ЕНЭЭ) в виде конденсаторов, ионисторов и т.п., широко используемых в импульсной технике, при их заряде от источника переменного тока (ИПТ), в том числе ограниченной мощности. Схемы устройств для реализации заявляемого способа представлены на фиг. 1, 3 и 5, а диаграммы заряда конденсаторов - на фиг. 2 и 4.The invention relates to methods for supplying powerful pulsed loads (IN) with intermediate energy storage devices in the form of storage capacitors "slowly" charged from a limited power source and charging devices for capacitive electric energy storage devices (UNEE) in the form of capacitors, ionizers, etc., widely used in pulsed technology, when they are charged from an alternating current source (IPT), including limited power. Schemes of devices for implementing the proposed method are presented in FIG. 1, 3 and 5, and the capacitor charge diagrams in FIG. 2 and 4.

Во многих областях современной техники формируются мощные импульсы длительностью 10^-3÷10^-8 сек с энергией в импульсе порядка 10⁶ Дж и более и напряжением до 10⁶ В и выше.In many areas of modern technology, powerful pulses are generated with a duration of 10 ^-3 ÷ 10 ^-8 sec with an energy in the pulse of the order of 10 ⁶ J or more and a voltage of up to 10 ⁶ V and above.

В связи с тем что обеспечение больших значений энергии непосредственно от автономных источников электрической энергии (ИЭЭ) практически невозможно, единственным способом питания мощной ИН является выполнение ее системы электроснабжения (СЭС) с источником вторичного электропитания (ИВЭП), в состав которого входит ЕНЭЭ в виде батареи накопительных конденсаторов (НК) или индуктивный накопитель либо сочетание индуктивного и ЕНЭЭ. В состав ИВЭП также входят устройства преобразования параметров энергии источника, передаваемой в накопитель, контроля напряжений ИЭЭ и накопителя, защиты накопителей от перенапряжения, коммутационная, диагностическая аппаратура и др. При реализации ИВЭП с ЕНЭЭ одним из важнейших вопросов является вопрос выбора способа регулирования тока заряда НК.Due to the fact that providing large values of energy directly from autonomous sources of electric energy (IEE) is practically impossible, the only way to power a powerful ID is to perform its power supply system (SES) with a secondary power source (IWEP), which includes the UNEE in the form of a battery storage capacitors (NK) or inductive storage or a combination of inductive and CES. The IESP also includes devices for converting the parameters of the source energy transmitted to the drive, monitoring the voltage of the IEE and the drive, protecting the drives against overvoltage, switching, diagnostic equipment, etc. When implementing IEVP with the UNEE, one of the most important issues is the question of choosing the method of regulating the charge current .

Основным элементом ИВЭП с ЕНЭЭ являются НК с жидким, твердым или газообразным диэлектриком. Так как емкость конденсаторов невелика, обычно 1,5÷2 мкФ, их объединяют параллельно в секции. Рабочее напряжение секции НК часто не превышает 5, реже 10 кВ.The main element of the IWEP with the UNEE are NK with a liquid, solid or gaseous dielectric. Since the capacitance of the capacitors is small, usually 1.5 ÷ 2 μF, they are combined in parallel in sections. The operating voltage of the NK section often does not exceed 5, less often 10 kV.

При номинальных напряжениях ИВЭП в десятки-сотни киловольт батареи их НК составляют из нескольких секций (групп секций), соединенных последовательно. Такое соединение НК в батарее позволяет, коммутируя секции, осуществлять реконфигурацию электрических цепей в ИВЭП как в зарядном, так и в разрядном циклах.At rated voltages of the power supply voltage of tens to hundreds of kilovolts, the batteries of their NK are composed of several sections (groups of sections) connected in series. Such a connection of the NK in the battery allows, switching the sections, to reconfigure the electrical circuits in the IESP in both the charging and discharge cycles.

Использование различных способов регулирования скорости заряда НК (зарядная мощность определяется произведением напряжения НК на ток заряда Р_з=ui), а также схемотехнических выполнений зарядных устройств обусловили различные способы электропитания ИН.The use of various methods of regulating the speed of the charge of the NK (charging power is determined by the product of the voltage of the NK by the charge current P _s = ui), as well as the circuitry of the charging devices have led to various ways of power supply IN.

Все известные способы питания ИН заключаются в периодическом чередовании циклов накопления энергии в НК и последующего разряда на сопротивление нагрузки. Основную сложность в организации питания представляет цикл заряда ЕНЭЭ от ИЭЭ.All known methods of supplying power supply units consist in the periodic alternation of the cycles of energy storage in the NK and the subsequent discharge to the load resistance. The main difficulty in organizing food is the cycle of the charge of the ENEE from the IEE.

Простейший известный способ питания ИН от ИЭЭ постоянной ЭДС Ε с ИВЭП в виде батареи конденсаторов (схема на фиг. 6), в котором НК заряжается через токоограничивающий резистор, ограничивающий ток в ходе зарядного цикла [1].The simplest known method of supplying ID from the IEE of constant EMF Ε with IVEP in the form of a capacitor bank (circuit in Fig. 6), in which the NK is charged through a current-limiting resistor that limits the current during the charging cycle [1].

Недостатком этого способа являются крайне низкий КПД, не превышающий 0,5 и низкие удельные энергетические показатели устройств для заряда ЕНЭЭ. Под удельными энергетическими показателями устройств заряда (УЗ) НК обычно понимается отношение среднезарядной мощности/энергии к массе УЗ. Низкие показатели вызваны тем, что избыточная энергия источника в начале зарядного цикла гасится на балластном сопротивлении, а пиковое значение мощности ИЭЭ в 4,88 раза превышает среднезарядную мощность [1, c. 12]. При частичном разряде НК, т.е. при его подзаряде от U_C1 U_C2 и последующем подзаряде пиковое значение мощности, потребляемой от ИЭЭ, снижается, а КПД повышается, т.к. энергия в разрядном импульсе

при потребляемой от источника энергии W_и=CE(U_C1-U_C2) и КПД

, где

, однако система питания при этом существенно усложняется, а при питании многих импульсных нагрузок режим подзаряд-подразряд практически невозможен. Именно поэтому этот способ и такие УЗ применяются крайне редко.The disadvantage of this method is the extremely low efficiency, not exceeding 0.5 and low specific energy indicators of the devices for charging UNEE. Under the specific energy indicators of charge devices (US) NC usually refers to the ratio of the average charge power / energy to the mass of the US. Low indicators are caused by the fact that the excess energy of the source at the beginning of the charging cycle is extinguished at the ballast resistance, and the peak value of the IEE power is 4.88 times higher than the average charge power [1, p. 12]. In the case of a partial discharge of NK, i.e. when it is recharged from U _C1 U _C2 and the subsequent recharge, the peak value of the power consumed from the IEE decreases, and the efficiency increases, because energy in a discharge pulse

when consumed from the energy source W _and = CE (U _C1 -U _C2 ) and efficiency

where

, however, the power supply system is significantly complicated, and when feeding many pulsed loads, the recharge-sub-discharge mode is almost impossible. That is why this method and such ultrasound are rarely used.

При заряде НК в УЗ по схеме фиг. 7 ЕНЭЭ заряжается от источника переменного тока через вентильный выпрямитель, последовательно с которым включается токоограничивающий элемент, в качестве которого используются резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы и индуктивно-емкостные двухполюсники [1, c. 58 и др.]. При ограничении тока резистором КПД устройства повышается до 0,57 [1, c. 219], однако этот коэффициент имеет более низкое значение по сравнению с зарядными цепями с реактивными токоограничивающими элементами. Это связано с наличием больших потерь энергии в резисторах. Поэтому при использовании реактивных токоограничивающих элементов этот способ может обеспечить более высокий КПД, так как избыток энергии источника, который гасится в резисторе (и тем снижает КПД), в реактивном элементе запасается в одном полупериоде изменения напряжения источника питания и возвращается в него через накопитель в другом. Это повышает эффективность данного способа заряда ЕНЭЭ, поэтому он является энергосберегающим [1].When charging the SC in the ultrasound according to the scheme of FIG. 7 UNEE is charged from an alternating current source through a rectifier rectifier, in series with which a current-limiting element is switched on, which is used as resistors, inductors, capacitors and inductive-capacitive two-terminal devices [1, p. 58 et al.]. When the current is limited by the resistor, the efficiency of the device rises to 0.57 [1, p. 219], however, this coefficient has a lower value in comparison with charging circuits with reactive current-limiting elements. This is due to the presence of large energy losses in the resistors. Therefore, when using reactive current-limiting elements, this method can provide higher efficiency, since the excess energy of the source, which is quenched in the resistor (and thereby reduces the efficiency), is stored in the reactive element in one half-cycle of the voltage change of the power source and returns to it through the drive in another . This increases the efficiency of this method of charging ENEE, therefore, it is energy-saving [1].

Недостатком способа заряда НК по схеме фиг. 7 является пониженный коэффициент мощности ИПТ при реактивном балласте из-за отставания/опережения тока заряда от напряжения источника. Индуктивный балласт позволяет повысить КПД зарядного устройства, но понижает внешнюю выходную вольтамперную характеристику источника, а емкостной балласт из-за большей добротности емкости обеспечивает получение более высокого КПД и подъем вольтамперной характеристики источника.The disadvantage of the NK charge method according to the scheme of FIG. 7 is a reduced IPT power factor for reactive ballast due to lag / lead of the charge current from the source voltage. Inductive ballast can increase the efficiency of the charger, but lowers the external output current-voltage characteristic of the source, and capacitive ballast, due to the higher quality factor of the capacitance, provides higher efficiency and an increase in the current-voltage characteristic of the source.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению по п. 1 формулы изобретения - базовым объектом является способ питания ИН от источника переменного напряжения с использованием заряда батареи емкостных накопителей электрической энергии и выпрямителя, заключающийся в заряде секций батареи выпрямленным током источника, например, с преобразованием неизменного напряжения источника в стабилизированный зарядный ток и разряде батареи - при достижении заданного значения напряжения на секциях батареи при суммировании этих напряжений на сопротивлении нагрузки [2, 3]. Схема генератора импульсов напряжения (ГИН) для питания ИН по патенту Э. Маркса приведена на фиг. 8.Closest to the technical nature of this invention according to claim 1, the basic object is a method of powering an IN from an AC voltage source using a battery charge of capacitive electric energy storage devices and a rectifier, which consists in charging sections of the battery with a rectified source current, for example, with constant the voltage of the source into the stabilized charging current and the discharge of the battery - when the specified voltage value is reached on the battery sections when summing these voltages load resistance [2, 3]. The circuit of a voltage pulse generator (GIN) for supplying an ID according to the patent of E. Marx is shown in FIG. 8.

В базовом объекте - каскадном ГИН - осуществляется, например, формирование разрядных импульсов длительностью 50⋅10^-9 с, напряжением 2 MB при 160 каскадах-ступенях умножения напряжения [3, c. 135 и далее].In the basic object - cascade GIN - for example, the formation of discharge pulses lasting 50⋅10 ^-9 s, a voltage of 2 MB at 160 cascades-stages of voltage multiplication is carried out [3, p. 135 ff.].

Такие ГИН имеют n каскадов-секций умножения напряжения ИЭЭ, выполненных на n НК 1…1ⁿ (каждый емкостью С), ограничение тока заряда в которых осуществляет сопротивление 2, а также сопротивления 2'…2ⁿ и 3…3ⁿ токоограничительные-развязывающие сопротивления. В цикле заряда ЕНЭЭ все каскады соединены параллельно друг другу и ИЭЭ, а при разряде эти НК через разрядники 4…4ⁿ соединяются последовательно и подключаются к сопротивлению ИН 5, напряжение на которой в n раз превышает амплитуду выпрямленного выходного напряжения ИЭЭ. Управление срабатыванием разрядников 4…4ⁿ разрядных ключей производят в основном путем подачи управляющего сигнала «Пуск» от устройства контроля напряжений и регулирования заряда накопителей 6 на разрядник 4, остальные разрядники пробиваются за счет резкого повышения напряжения. Сигнал «Пуск» подают на дополнительный электрод первого разрядника 4 либо в этот разрядник подают ионизирующий импульс с блока 6 [3, c. 136; 4, c. 80 и др.]. Разрядник пробивается, и ко второму разряднику скачком прикладывается двойное напряжение, и он также пробивается, и после его пробоя к третьему разряднику прикладывается тройное напряжение и т.д. Суммарное время пробоя всех разрядников определяется количеством каскадов и обычно укладывается в несколько микросекунд. Развязывающие сопротивления после пробоя разрядников, шунтируя НК, подразряжают их и тем снижают напряжение каскадов.Such GINs have n cascades-sections of multiplying the voltage of the IEE, performed on n NK 1 ... 1 ⁿ (each with capacitance C), in which the charge current is limited by resistance 2, as well as resistance 2 '... 2 ⁿ and 3 ... 3 ⁿ current-limiting-decoupling resistance. In the ENEE charge cycle, all cascades are connected in parallel to each other and IEE, and when discharged, these NCs through 4 ... 4 ⁿ arresters are connected in series and connected to the resistance IN 5, the voltage at which is n times the amplitude of the rectified output voltage of the IEE. The operation of the arresters of 4 ... 4 ⁿ discharge keys is mainly carried out by supplying the Start control signal from the voltage monitoring device and regulating the charge of the drives 6 to the arrester 4, the rest of the arresters break through due to a sharp increase in voltage. The “Start” signal is fed to an additional electrode of the first spark gap 4 or an ionizing pulse from block 6 is fed into this spark gap [3, p. 136; 4, c. 80 et al.]. The arrester breaks through, and a double voltage is applied abruptly to the second arrester, and it also breaks through, and after its breakdown, a triple voltage is applied to the third arrester, etc. The total breakdown time of all arresters is determined by the number of cascades and usually fits in a few microseconds. The decoupling resistances after the breakdown of the arresters, bypassing the NK, undermine them and thereby reduce the voltage of the cascades.

Так как развязывающие сопротивления 2'…2ⁿ и 3'…3ⁿ при срабатывании разрядников 4 шунтируют конденсаторы каскадов, их величину выбирают такой, чтобы постоянная времени τ разряда НК каскада существенно превышала длительность разрядного импульса t_и: τ=RC≥t_и. Увеличение сопротивления в каскадах, снижая КПД УЗ НК, ухудшает энергетические показатели ИВЭП. Однако такой способ питания ИН является лучшим из всех иных способов повышения напряжения без применения повышающих трансформаторов.Since the decoupling resistances 2 '... 2 ⁿ and 3' ... 3 ⁿ when the spark gap 4 is triggered, the capacitors of the cascades are shunted, their value is chosen so that the time constant τ of the discharge of the NK cascade substantially exceeds the duration of the discharge pulse t _and : τ = RC≥t _and . The increase in resistance in cascades, reducing the efficiency of ultrasonic testing of NK, worsens the energy performance of IVEP. However, this method of supplying power is the best of all other methods of increasing voltage without the use of step-up transformers.

Недостатком этого способа питания ИН является низкий уровень значения среднезарядной мощности, а соответственно, низкий КПД заряда ЕНЭЭ и низкие удельные энергетические показатели УЗ НК.The disadvantage of this method of power supply IN is the low level of the average charge power, and accordingly, the low efficiency of the charge and the low specific energy indicators of ultrasonic testing.

Указанные недостатки, учитывая прогресс в развитии электротехнических материалов со времен разработки ГИН Э. Марксом, могут быть решены двумя путями: снижением потерь мощности в элементах электрических цепей (ЭЦ) заряда и разряда ГИН (применяя управляемые резисторы), а также за счет преобразования неизменного напряжения ИЭЭ в неизменный ток заряда, стабилизируемый индуктивно-емкостным преобразователем (ИЕП).These shortcomings, given the progress in the development of electrical materials from the time of the development of GIN by E. Marx, can be solved in two ways: by reducing power losses in the elements of the electric circuits (EC) of the GIN charge and discharge (using controlled resistors), as well as by converting a constant voltage IEE into a constant charge current stabilized by an inductive-capacitive converter (IEP).

Так, уменьшением омического сопротивления токоограничивающего 2 и развязывающих сопротивлений 2'…2ⁿ и 3'…3ⁿ при заряде НК сокращает потери энергии в зарядном цикле, а увеличение сопротивлений при срабатывании разрядников 4'…4ⁿ - устраняет подразряд этих НК. Данную задачу можно решить при использовании в качестве этих сопротивлений управляемых полупроводниковых резисторов, именуемых бесконтактными переменными резисторами [7]. Так, на выпускаемых промышленностью тиристорах, работающих при напряжении в 10 кВ и выше, падает напряжение порядка 1,2 В при проведении тока в сотни ампер, а в импульсе они пропускают энергию в сотни килоджоулей. Понятно, что их можно использовать в качестве элементов ЭЦ ГИН 2'…2ⁿ; 3'…3ⁿ и 4'…4ⁿ.So, by decreasing the ohmic resistance of current-limiting 2 and decoupling resistances 2 '... 2 ⁿ and 3' ... 3 ⁿ when charging an NK, it reduces energy losses in the charging cycle, and an increase in resistances when triggered by arresters 4 '... 4 ⁿ eliminates the subdischarge of these NK. This problem can be solved by using controlled semiconductor resistors, called non-contact variable resistors, as these resistances [7]. So, on industrial thyristors operating at voltages of 10 kV and higher, a voltage of about 1.2 V drops when a current of hundreds of amperes is conducted, and in a pulse they transmit energy of hundreds of kilojoules. It is clear that they can be used as elements of EC GIN 2 '... 2 ⁿ ; 3 '... 3 ⁿ and 4' ... 4 ⁿ .

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству по п. 2. формулы изобретения является устройство для заряда батареи ЕНЭЭ, содержащее включенные параллельно-последовательно два и более каскадов умножения напряжения, в каждом из которых выводы конденсатора подключены через сопротивления в первом каскаде к положительному и отрицательному выводам источника зарядного тока, а в последующих - к выводам конденсатора предыдущего каскада, разрядные ключи, преимущественно управляемые, соединяющие разнополярные выводы конденсаторов смежных каскадов и свободного вывода последнего каскада с одним выводом сопротивления нагрузки, второй вывод которого подключен к точке соединения другого вывода нагрузки с отрицательным выводом источника зарядного тока и одним выводом разрядного ключа первого каскада, а также блок контроля напряжений и управления разрядными ключами. Схема этого зарядного устройства приведена на фиг. 8 [2, рис. 2.55, c. 41; 3, c. 136; 4, c. 80 и др.].Closest to the technical nature of the claimed device according to claim 2. of the claims is a device for charging an ENEE battery, comprising two or more voltage multiplication cascades connected in parallel, in each of which the capacitor leads are connected to positive and negative through the resistances in the first cascade the conclusions of the source of the charging current, and in the subsequent ones, to the terminals of the capacitor of the previous stage, the discharge keys, mainly controlled, connecting the bipolar conclusions of the capacitor tori adjacent stages and last stage of the free output to one terminal of load resistance, the second terminal of which is connected to the connection point of the other terminal of load to the negative terminal of the charging current source and one terminal of the discharge switch of the first stage, and the block voltages of control and management bit keys. A diagram of this charger is shown in FIG. 8 [2, Fig. 2.55, c. 41; 3, c. 136; 4, c. 80 et al.].

Недостатком этого устройства, реализующего подобный способ заряда батареи ЕНЭЭ, является то, что даже при энергосберегающем заряде НК током неизменной стабильной величины значение среднезарядной мощности не превышает величины 0,5, а КПД устройства из-за использования в качестве сопротивления резисторов, имеет невысокое значение.The disadvantage of this device, which implements a similar method for charging an ENEE battery, is that even with an energy-saving NK charge of a constant constant value, the average charge power does not exceed 0.5, and the device efficiency due to the use of resistors as resistance is low.

Целью изобретения по п. 1 формулы изобретения является улучшение удельных энергетических показателей зарядных устройств путем увеличения среднего значения зарядной мощности и увеличение КПД УЗ ЕНЭЭ.The aim of the invention according to claim 1 is to improve the specific energy performance of chargers by increasing the average value of the charging power and increasing the efficiency of the ultrasound ENEE.

Поставленная цель по п. 1 формулы изобретения достигается тем, что в способе питания ИН от источника переменного напряжения начальный заряд батареи производят при ее минимальной емкости и емкость батареи ЕНЭЭ увеличивают по мере повышения напряжения на ее секциях.The goal according to claim 1 of the claims is achieved by the fact that in the method of supplying ID from an alternating voltage source, the initial charge of the battery is produced at its minimum capacity and the capacity of the ENEE battery increases with increasing voltage on its sections.

Увеличение емкости батареи по мере повышения напряжения на ее секциях создает условия, при которых в каждом следующем такте заряд накопителей происходит с уровня суммарного напряжения накопителей, равного напряжению источника, что позволяет увеличить среднее значение зарядной мощности. Реализация способа осуществляется с помощью УЗ батареи НК по пп. 2-4 формулы изобретения.An increase in battery capacity with increasing voltage in its sections creates conditions under which the charge of the drives in each next cycle is from the level of the total voltage of the drives equal to the voltage of the source, which allows to increase the average value of the charging power. The implementation of the method is carried out using ultrasonic battery NK on PP. 2-4 claims.

Целью изобретения по п. 2 формулы изобретения является улучшение удельных энергетических показателей систем заряда путем повышения среднего значения зарядной мощности и КПД устройства.The aim of the invention according to claim 2 is to improve the specific energy indicators of charge systems by increasing the average value of the charging power and efficiency of the device.

Поставленная цель в устройстве по п. 2 формулы изобретения (схема по фиг. 1) достигается тем, в устройстве для заряда батареи ЕНЭЭ от источника зарядного тока в качестве сопротивлений каскадов и разрядных ключей применены тиристоры, блок контроля напряжений и управления разрядными ключами снабжен парами выходных выводов по количеству вновь введенных тиристоров, анод первого зарядного тиристора первого каскада подключен к положительному выводу зарядного источника, а катод - к анодам первого зарядного тиристора второго каскада и зарядного ключа первого каскада, при этом зарядные тиристоры второго и последующих каскадом умножения напряжений включены в электрические цепи последовательно-согласно друг с другом и их катоды и аноды соединены непосредственно, а тиристоры разрядных ключей соединены друг с другом последовательно-согласно через конденсаторы упомянутых каскадов.The goal in the device according to p. 2 of the claims (the circuit of Fig. 1) is achieved by the fact that the thyristors are used as resistors of the cascades and discharge keys in the device for charging the ENEE battery from the charging current source, the voltage monitoring and discharge switch control unit is equipped with output pairs conclusions on the number of newly introduced thyristors, the anode of the first charging thyristor of the first stage is connected to the positive terminal of the charging source, and the cathode is connected to the anodes of the first charging thyristor of the second stage and charging the key of the first cascade, while the charging thyristors of the second and subsequent cascades of voltage multiplication are connected to the electric circuit in series with each other and their cathodes and anodes are connected directly, and the thyristors of the discharge keys are connected to each other in series according to the capacitors of the cascades.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству по пп. 3 и 4 формулы изобретения является устройство для заряда ЕНЭЭ, содержащее батарею из конденсаторов, подключенную к выходной диагонали мостового управляемого выпрямителя на тиристорах, блок контроля напряжения и фазового управления тиристорами 6, входная диагональ выпрямителя подключена к источнику переменного напряжения через ИЕП переменного напряжения в стабилизированный ток 8 [5, рис. 5.36, c. 158, 157 и далее]. Заряд НК неизменным током, обеспечивая линейный рост напряжения батареи ЕНЭЭ (и соответственно - увеличение зарядной мощности) и высокий КПД, целесообразно использовать в ГИН любой конструкции, т.к. он является энергосберегающим. Вопросы энергосбережения при заряде НК разрешаются в СЭС и ИЕП - стабилизаторами тока заряда ЕНЭЭ как от одно-, так и от трехфазных ИЭЭ переменного тока. Схем стабилизаторов тока, описанных в технической литературе, достаточно большое количество и даже в 1981 году в монографии [6] рассмотрено более 140. Схема этого УЗ приведена на фиг. 9. Защита УЗ НК от перезаряда осуществляется тиристорами Τ₁ и Т₂, закорачивающими вход выпрямителя. Так как разряд ЕНЭЭ в ГИН обычно производят «по готовности», т.е. в момент времени достижения на батарее НК заданного напряжения, надобность в закорачивании входа выпрямителя отпадает, достаточно снять сигналы с вентилей выпрямителя, проводящих ток ИЕП в накопитель.Closest to the technical nature of the claimed device according to paragraphs. 3 and 4 of the claims, there is a device for charging a single electric power generator containing a battery of capacitors connected to the output diagonal of a bridge controlled rectifier on thyristors, a voltage control and phase control unit for thyristors 6, the input diagonal of the rectifier is connected to an AC voltage source through an alternating current voltage transformer in a stabilized current 8 [5, Fig. 5.36, c. 158, 157 ff.]. The NK charge with a constant current, providing a linear increase in the voltage of the ENEE battery (and, accordingly, an increase in charging power) and high efficiency, it is advisable to use any design in GIN, as It is energy efficient. Issues of energy conservation when charging NK are resolved in SES and IEP - stabilizers of the charge current of the UNEE from both single and three-phase IEE of alternating current. There are a rather large number of current stabilizer circuits described in the technical literature, and even in 1981 in the monograph [6] more than 140 were considered. The circuit of this ultrasound is shown in FIG. 9. Protection of the ultrasonic circuit of the NK from overcharging is carried out by thyristors Τ ₁ and T ₂ , shorting the input of the rectifier. Since the discharge of the ENEE in the GIN is usually carried out "on readiness", i.e. at the time of reaching the set voltage on the NK battery, there is no need to shorten the input of the rectifier, it is enough to remove signals from the rectifier valves that conduct IE current in the drive.

Недостатком этого энергосберегающего зарядного устройства, реализующего заряд батареи ЕНЭЭ током неизменного значения, является то, что значение среднезарядной мощности не превышает 0,5.The disadvantage of this energy-saving charger that implements the charge of the ENEE battery with a constant value current is that the average charge power does not exceed 0.5.

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей зарядных устройств путем увеличения среднего значения зарядной мощности. Для этого батарея ЕНЭЭ, если она образована двумя или четным количеством соединенных последовательно секций НК, выполнена в виде так называемого трансформатора напряжения (ΕΤΗ) [согласно ГОСТ 18685-73 ΕΤΗ - трансформатор напряжения, содержащий емкостной делитель].The aim of the invention is to improve the specific energy performance of chargers by increasing the average value of the charging power. For this, the ENEE battery, if it is formed by two or an even number of sections of NK connected in series, is made in the form of a so-called voltage transformer (ΕΤΗ) [according to GOST 18685-73 ΕΤΗ - voltage transformer containing a capacitive divider].

Поставленная цель в устройстве по п. 3 формулы изобретения (схема по фиг. 3) достигается тем, устройство для заряда ЕНЭЭ от источника переменного напряжения через индуктивно-емкостной преобразователь переменного напряжения в стабилизированный ток дополнительно снабжено ключом двусторонней проводимости, блок контроля напряжения и фазового управления тиристорами снабжен дополнительным выходом, а батарея конденсаторов выполнена в виде ΕΤΗ, в котором батарея состоит из двух конденсаторов (секций НК), соединенных последовательно, и снабжена выводом средней точки, соединенной с клеммой входной диагонали упомянутого выпрямителя через вновь введенный ключ двусторонней проводимости, управляемый вход которого подключен к дополнительному выходу блока контроля напряжения и фазового управления тиристорами.The goal in the device according to p. 3 of the claims (the scheme of Fig. 3) is achieved by the fact that the device for charging the CES from an AC voltage source through an inductive-capacitive AC / DC converter to a stabilized current is additionally equipped with a double-sided conductivity switch, a voltage and phase control unit with thyristors it is equipped with an additional output, and the capacitor bank is made in the form of ΕΤΗ, in which the battery consists of two capacitors (NK sections) connected in series, and is equipped with and the output of the midpoint connected to the input diagonal terminal of the rectifier through a newly entered key of bilateral conductivity, the controlled input of which is connected to the additional output of the voltage control and phase control unit of the thyristors.

В СЭС ИН с ИВЭП, батарея ЕНЭЭ которого имеет одну или нечетное количество соединенных последовательно секций НК, батарею целесообразно выполнять из трех конденсаторов, два из которых, малой емкости, образуют ΕΤΗ, включенный параллельно основной секции (нечетному количеству секций). Такое выполнение батареи ЕНЭЭ позволяет повысить среднезарядное значение зарядной мощности в СЭС ИН с нечетным количеством секций НК.In an SES IN with an IWEP, the ENEE battery of which has one or an odd number of NK sections connected in series, it is advisable to make the battery of three capacitors, two of which, of small capacity, form ΕΤΗ connected in parallel to the main section (an odd number of sections). This embodiment of the ENEE battery allows you to increase the average charge value of the charging power in SES IN with an odd number of sections NK.

Поставленная цель в устройстве по п. 4 формулы изобретения (схема по фиг. 3) достигается тем, в устройстве для заряда ЕНЭЭ от источника переменного напряжения через индуктивно-емкостной преобразователь переменного напряжения в стабилизированный ток емкостной накопитель электрической энергии выполнен в виде батареи из трех конденсаторов, образующих треугольник, в котором два конденсатора одинаковой емкости создают емкостной трансформатор напряжения, а вывод его средней точки соединен с одной из клемм входной диагонали выпрямителя через ключ двухсторонней проводимости.The goal in the device according to claim 4 of the claims (the circuit of Fig. 3) is achieved by the fact that in the device for charging the CES from an alternating voltage source through an inductive-capacitive AC voltage converter to a stabilized current, the capacitive electric energy storage device is made in the form of a battery of three capacitors forming a triangle in which two capacitors of the same capacity create a capacitive voltage transformer, and the output of its midpoint is connected to one of the terminals of the input diagonal of the rectifier through key bilateral conduction.

Реализация способа по п. 1 формулы изобретения осуществляется при работе ИВЭП зарядных устройства по пп. 2, 3 и 4 формулы, выполненных по схемам фиг. 1, 3 и 5. Эта реализация в УЗ по схеме фиг. 1 заключается в следующем.The implementation of the method according to claim 1 of the claims is carried out during operation of the IWEP charging device according to claims. 2, 3 and 4 of the formula made according to the schemes of FIG. 1, 3 and 5. This implementation in ultrasound according to the scheme of FIG. 1 is as follows.

В ИВЭП с ЕНЭЭ, выполненном в виде батареи НК, образуемой конденсаторами 1, 1', 1'' и т.д., создается ряд каскадов, конденсаторы которых при их поочередном заряде соединяются через пары зарядно-развязывающих тиристоров 2 и 3, 2' и 3', 2'' и 3'' и т.д., а при разряде - последовательно через разрядные тиристоры 4,4',…, 4ⁿ. В этом ИВЭП при работе в зарядно-разрядном циклах, имеющем n каскадов умножения напряжения, каждый НК заряжается в соответствующем такте.In IWEP with CES, made in the form of an NK battery formed by capacitors 1, 1 ', 1'', etc., a number of cascades are created, the capacitors of which, when they are alternately charged, are connected through pairs of charge-decoupling thyristors 2 and 3, 2' and 3 ', 2''and3'', etc., and when discharging - sequentially through the discharge thyristors 4.4', ..., 4 ⁿ . In this IWEP, when operating in a charge-discharge cycle with n stages of voltage multiplication, each NK is charged in the corresponding cycle.

Первый каскад УЗ ИВЭП своим входом через тиристоры 2 и 3 подключен к положительной и отрицательной клеммам зарядного источника, а выход этого каскада - клеммы НК, образует вход второго каскада с конденсатором 1' и тиристорами 2' и 3'. Выход второго каскада служит входом следующего, третьего, каскада и далее - подобным образом.The first cascade of the ultrasonic IVEP with its input through thyristors 2 and 3 is connected to the positive and negative terminals of the charging source, and the output of this cascade - terminals NK, forms the input of the second stage with a capacitor 1 'and thyristors 2' and 3 '. The output of the second cascade serves as the input of the next, third, cascade and further - in a similar way.

Выходы верхних по схеме обкладок конденсаторов при их заряде имеют положительное, а нижних - отрицательное напряжение. Положительный вывод конденсатора каскада через разрядный тиристор 4 соединен с отрицательным выводом источника, а тиристор 4' второго каскада соединен с положительным выводом третьего каскада и отрицательным выводом своего второго каскада; аналогично включены разрядные тиристоры последующих каскадов.The outputs of the upper ones according to the scheme of the capacitor plates when they are charged have a positive voltage, and the lower ones have a negative voltage. The positive terminal of the capacitor of the cascade through the discharge thyristor 4 is connected to the negative terminal of the source, and the thyristor 4 'of the second stage is connected to the positive terminal of the third stage and the negative terminal of its second stage; Similarly, discharge thyristors of subsequent cascades are included.

Отрицательный вывод конденсатора 1ⁿ через тиристор 4ⁿ подключен к отрицательному выводу ИН 5, положительный электрод которой соединен с катодом первого тиристора 4 в точке его подключения к отрицательному выводу зарядного источника.The negative terminal of the capacitor 1 ⁿ through the thyristor 4 ^{n is} connected to the negative terminal IN 5, the positive electrode of which is connected to the cathode of the first thyristor 4 at the point of its connection to the negative terminal of the charging source.

Работой ЗУ ИВЭП управляет блок контроля напряжений и управления разрядными ключами (БКНУРК) 6 (связи с НК и тиристорами на схеме не показаны). Этот блок открывает одновременно, при подключении конденсаторов к ИН, разрядные ключи - тиристоры 4…4ⁿ, а также управляет открытием пар зарядного и развязывающего тиристоров 2 и 3 первого каскада, затем - 2' и 3' второго каскада и далее. В состав этого блока обычно входят датчики тока, напряжения и формирования импульсов для открытия тиристоров, описанные в литературе.The operation of the IWEP memory is controlled by a voltage monitoring and bit switch control unit (BKNURK) 6 (communications with NK and thyristors are not shown in the diagram). This unit opens at the same time, when capacitors are connected to the ID, the discharge keys - thyristors 4 ... 4 ⁿ , and also controls the opening of pairs of charging and decoupling thyristors 2 and 3 of the first stage, then - 2 'and 3' of the second stage and beyond. This unit usually includes current, voltage, and pulse generation sensors for opening thyristors, described in the literature.

Энергосберегающий заряд НК постоянным током характеризуется ростом зарядного напряжения

и зарядной мощности

. Если ЕНЭЭ образован из n секций НК, то, приняв постоянную времени секции равной единице τ=RC=1, а также считая зарядный ток равным единице, НК емкостью C (как показано на диаграмме фиг. 2, где ось абсцисс иллюстрирует относительное время, а ось ординат - относительное соотношение напряжение/мощность) будет заряжен до напряжения, равного 1, за время t=1, а до напряжения, равного 2 (показано пунктиром), за время t=2.Energy-saving DC charge of the NK is characterized by an increase in charging voltage

and charging power

. If the ENEE is formed from n sections of NK, then, taking the section time constant equal to unity τ = RC = 1, and also assuming that the charging current is equal to unity, NK with capacity C (as shown in the diagram of Fig. 2, where the abscissa axis illustrates the relative time, and the ordinate axis - the relative voltage / power ratio) will be charged to a voltage of 1 in a time t = 1, and to a voltage of 2 (shown by a dotted line) in a time t = 2.

Заряд конденсатора емкостью 2С (то есть параллельно включенных двух секций 1 и 1') до U=1 длится вдвое дольше, а 3С; 4С и далее продолжается соответственно за время: 3t, 4t и т.д. Понятно, что заряд всех секций одновременно, как это производится в базовом объекте-прототипе, до напряжения, равного единице, характеризуется среднезарядной мощностью, равной Р_зср=0,5, т.е. мощность источника вдвое превышает среднезарядную.The charge of a capacitor with a capacity of 2C (that is, two sections 1 and 1 'connected in parallel) to U = 1 lasts twice as long, and 3C; 4C and further continues, respectively, for the time: 3t, 4t, etc. It is clear that the charge of all sections at the same time, as is done in the basic prototype object, up to a voltage equal to unity, is characterized by the average _charge power equal to P _ssr = 0.5, i.e. the source power is twice the average charge.

В ЗУ по схеме фиг. 1 величину зарядной емкости увеличивают путем поочередного подключения второй и последующих секций по мере увеличения напряжения первой секции до заданного значения, то есть устройство питает ИН при работе в циклическом режиме с циклическим потактным увеличением зарядной емкости батареи накопителей.In the memory according to the circuit of FIG. 1, the value of the charging capacity is increased by alternately connecting the second and subsequent sections as the voltage of the first section increases to a predetermined value, that is, the device feeds the ID when operating in a cyclic mode with a cyclic push-pull increase in the charging capacity of the storage batteries.

В первом такте заряда батареи ЕНЭЭ по сигналам блока 6 открывается тиристоры 2 и 3 и НК 1 заряжается до заданного значения напряжения. Среднезарядная мощность (СМ) в этом такте равна 0,5. Сигналами блока 6 открываются тиристоры 2' и 3', и при открытых тиристорах 2 и 3 НК 1 передает энергию в НК 1', а напряжение заряда снижается вдвое, и поэтому дозаряд конденсатора (сплошная прямая на диаграмме фиг. 2) удвоенной емкостью производится от 0,5 U до U=1 со СМ 0,75 и в конце этого такта СМ за удвоенное время имеет значение 0,625.In the first cycle of the charge of the ENEE battery, according to the signals of block 6, thyristors 2 and 3 are opened, and NK 1 is charged to a predetermined voltage value. The average charge power (SM) in this measure is 0.5. The signals of block 6 open the thyristors 2 'and 3', and when thyristors 2 and 3 are open, NK 1 transfers energy to NK 1 ', and the charge voltage decreases by half, and therefore the capacitor is recharged (solid line in the diagram of Fig. 2) with double capacity 0.5 U to U = 1 with a SM of 0.75 and at the end of this measure, the SM for a doubled time has a value of 0.625.

В следующем такте при открытых тиристорах 2,3 и 2',3' открывается тиристоры 2'' и 3'': батарея емкостью 3С будет подзаряжаться от напряжения 0, (6) ДО U=1 со СМ 0,832.In the next cycle, with open thyristors 2,3 and 2 ', 3', thyristors 2 '' and 3 '' open: a battery with a capacity of 3C will recharge from a voltage of 0, (6) TO U = 1 with SM 0.832.

В третьем такте осуществляется подзаряд конденсаторов 1,1' и 1'' от напряжения 0, (6)U до U=1 со СМ за такт 0,832 и 0,693 за три такта. Аналогично ЗУ работает в режиме дозаряда батареи НК и при увеличении ее емкости на единицу с ростом СМ в четвертом такте до 0,875 (соответственно за четыре такта - 0,74). Чем больше каскадов в батарее - соответственно увеличивается количество тактов, повысится значение СМ, стремящегося к единице, а также напряжения, подаваемого на ИН.In the third step, 1.1 'and 1' 'capacitors are recharged from voltage 0, (6) U to U = 1 with SM per cycle of 0.832 and 0.693 in three cycles. Similarly, the charger operates in the mode of recharging the NK battery and when its capacity is increased by one with the increase in SM in the fourth cycle to 0.875 (respectively, for four cycles - 0.74). The more stages there are in the battery, the number of clock cycles increases accordingly, the value of the SM tending to unity increases, as well as the voltage supplied to the ID.

Энергосберегающий способ заряда ЕНЭЭ током неизменного значения характеризуется КПД

, где Τ - длительность цикла заряда, а τ=RС - постоянная времени зарядной цепи, состоящей из n НК. Этот КПД возрастает по мере увеличения зарядного напряжения в каждом такте зарядного цикла и при T>>RC стремится к 100%. Так как τ₁=RC имеет весьма малое значение, КПД уже в первом такте характеризуется достаточно высоким значением, и при последующих дозарядах батареи НК этот коэффициент повышается.The energy-saving method of charging the unified energy source with a current of constant value is characterized by efficiency

, where Τ is the duration of the charge cycle, and τ = RС is the time constant of the charging circuit, consisting of n SC. This efficiency increases with increasing charging voltage in each cycle of the charging cycle and tends to 100% at T >> RC. Since τ ₁ = RC has a very small value, the efficiency already in the first step is characterized by a rather high value, and with subsequent recharging of the NK battery this coefficient increases.

Использование управляемых вентилей-тиристоров в каскадах выпрямителя-умножителя напряжения (осуществляющих поэтапное увеличение емкости НК, а соответственно и увеличение СМ) и в качестве разрядных ключей (срабатывающих практически одновременно - вместо поэтапного пробоя разрядников) обеспечивает существенное уменьшение потерь мощности/энергии в цикле заряда и улучшения удельных энергетических показателей ИВЭП в целом.The use of controlled thyristor valves in the cascades of the rectifier-voltage multiplier (carrying out a phased increase in the capacitance of the NK, and accordingly increasing the SM) and as discharge keys (working almost simultaneously - instead of the phased breakdown of the arresters) provides a significant reduction in power / energy losses in the charge cycle and improving the specific energy indicators of the IWEP as a whole.

Таким образом, из анализа работы УЗ НК по схеме фиг. 1 следует, что заряд батареи производят в начале при минимальной емкости НК и емкость упомянутой батареи увеличивают по мере повышения напряжения на ее секциях. Использование в качестве сопротивлений каскадов и разрядных ключей тиристоров позволяет интенсифицировать процесс заряда батареи конденсаторов в цикле заряда накопителя и увеличить среднезарядную мощность в зависимости от количества каскадов умножения напряжения. Так, при использовании двух каскадов значение среднезарядной мощности равно 0,625 (увеличение по сравнению с прототипом на 25%), при трех каскадах - 0,693 (38%), при четырех каскадах - 0,793 (47,5%). При увеличении числа каскадов/тактов КПД и СМ устремляются к единице, что улучшает удельные энергетические характеристики УЗ ИВЭП с ЕНЭЭ и СЭС ИН в целом.Thus, from the analysis of the operation of the ultrasonic scanning system according to the scheme of FIG. 1 it follows that the battery charge is produced at the beginning with a minimum capacitance of the NK and the capacity of the aforementioned battery increases with increasing voltage on its sections. The use of thyristors as cascades and discharge keys makes it possible to intensify the process of charging capacitor banks in the charge cycle of the drive and increase the average charge power depending on the number of stages of voltage multiplication. So, when using two stages, the value of the average charge power is 0.625 (an increase compared to the prototype by 25%), with three stages - 0.693 (38%), with four stages - 0.793 (47.5%). With an increase in the number of cascades / cycles, the efficiencies and SM tend to unity, which improves the specific energy characteristics of the ultrasonic energy supply system with the Unified Energy and Electrical Energy Market in general.

Рассмотренный режим питания ИН «по готовности», характерный для абсолютного большинства СЭС ИН, в случае когда эта система требует защиты от возможного перезаряда батареи ЕНЭЭ, может быть дополнена защитой в виде симистора или пары тиристоров, соединенных параллельно-встречно, и закорачивающей вход выпрямителя. Такая защита детально описана в технической литературе.The considered “on-readiness” power supply mode, which is characteristic of the absolute majority of SES INs, in the case when this system requires protection against a possible overcharge of the ENEE battery, can be supplemented by protection in the form of a triac or a pair of thyristors connected in parallel and shorting the rectifier input. Such protection is described in detail in the technical literature.

Вариантами батарей УЗ НК ИВЭП, реализующего способ питания ИН по п. 1 формулы изобретения, служат устройства по схемам фиг. 3 и 5, в которых емкостной накопитель 10 выполнен в виде емкостного трансформатора напряжения (ΕΤΗ), НК которой соединены последовательно (и даже имеют одну секцию) и заряжаются одновременно.Variants of batteries for ultrasonic testing of the IC IVEP, which implements the IN power supply method according to claim 1, are devices according to the schemes of FIG. 3 and 5, in which the capacitive storage 10 is made in the form of a capacitive voltage transformer (ΕΤΗ), the NK of which are connected in series (and even have one section) and are charged simultaneously.

Вентили-тиристоры 2,3 и 2',3', соединены по мостовой схеме, выходная диагональ которой соединена с емкостным накопителем 10, а входная - через индуктивно-емкостной преобразователь (ИЕП) источника напряжения в источник тока (ИН-ИТ) 8 - к источнику электрической энергии переменного напряжения 7. Батарея 10 - ΕΤΗ, конденсаторы 1 и 1' которого соединены друг с другом последовательно, а точка их соединения через ключ двухсторонней проводимости (КДП) 9 соединена с клеммой входной диагонали выпрямителя. Для управления этим КДП блок 6 снабжен дополнительным выходом. Управление работой ИВЭП осуществляется его БКНУРК 6. Схема ИЕП ИН-ИТ подробно описана в литературе [4], а в [3] представлено более 100 вариантов одно- и трехфазных ИЕП.Thyristor valves 2,3 and 2 ', 3', connected by a bridge circuit, the output diagonal of which is connected to a capacitive storage 10, and the input through an inductive-capacitive converter (IEP) of the voltage source to the current source (IN-IT) 8 - to a source of electrical energy of an alternating voltage 7. Battery 10 - ΕΤΗ, the capacitors 1 and 1 'of which are connected to each other in series, and the point of their connection through the double-sided conductivity key (KDP) 9 is connected to the terminal of the input diagonal of the rectifier. To control this KDP block 6 is equipped with an additional output. The operation of the IWEP is carried out by its BKNURK 6. The IEP IN-IT scheme is described in detail in the literature [4], and in [3] more than 100 variants of single and three-phase IEP are presented.

Если в УЗ по схеме фиг. 3 конденсаторы 1 и 1' имеют условную емкость C=2, батарея ΕΤΗ характеризуется эквивалентной емкостью C=1. Положим, что напряжение в конце зарядного цикла должно быть равным двум U=2.If in the ultrasound according to the scheme of FIG. 3 capacitors 1 and 1 'have a conditional capacity C = 2, battery ΕΤΗ is characterized by an equivalent capacity C = 1. We assume that the voltage at the end of the charging cycle should be equal to two U = 2.

На диаграммах фиг. 4 показано, что при постоянном зарядном токе I₃=1 за условное время, равное t=1, этот ЕНЭЭ зарядится до U=1 со СМ, равной 0,5 (сплошная линия), а за t=2 - до U=2 (пунктирная линия), при этом СМ будет равна 1.In the diagrams of FIG. 4 it is shown that at a constant charging current I ₃ = 1 for a conditional time equal to t = 1, this CES will be charged to U = 1 with a SM equal to 0.5 (solid line), and for t = 2 - to U = 2 (dashed line), while the SM will be equal to 1.

В начале каждого зарядного цикла ключ 9 разомкнут и батарея ΕΤΗ 10 заряжается единичным током от ИЕП через вентили, управляемые блоком 6 до напряжения U=1, а по достижении этого напряжения сигналами от дополнительного входа блока 6 замыкается КДП 9 (при напряжении на НК 1 и 1', равном U=0,5) по цепи: 8-2-1-9-8 в одних полупериодах дозаряжается НК 1, а по цепи: 8-9-1'-2'-8 в других полупериодах осуществляется дозаряд НК 1'. Так как заряжаемая емкость батареи НК при этом дозаряде увеличится в четыре раза, дозаряд этой батареи осуществляется от 0,5 U до U=1 по прямой, параллельной зарядной прямой 4С, и завершается за время t=3 со СМ, равной 0,75, в результате чего СМ за цикл заряда имеет значение 0, (6)≈0,67 при U=2.At the beginning of each charging cycle, the key 9 is open and the battery ΕΤΗ 10 is charged with a single current from the IEP through the valves controlled by unit 6 to a voltage of U = 1, and when this voltage is reached by signals from the additional input of unit 6, the KDP 9 closes (at voltage on NK 1 and 1 ', equal to U = 0.5) along the chain: 8-2-1-9-8 in one half-cycle NK 1 is recharged, and on the chain: 8-9-1'-2'-8 in other half-periods the NK is charged one'. Since the rechargeable capacity of the NK battery during this recharge increases four times, the additional charge of this battery is from 0.5 U to U = 1 in a straight line parallel to the charging line 4C, and ends in t = 3 with a SM equal to 0.75, as a result, the SM per charge cycle has a value of 0, (6) ≈0.67 at U = 2.

По завершении заряда батареи последняя подключается к ИН, происходит формирование импульса тока большой мощности, а затем следующий зарядный цикл ЕНЭЭ.Upon completion of the battery charge, the latter is connected to the IN, the formation of a current pulse of high power, and then the next charging cycle ENEE.

Следовательно, реализация способа питания ИН с энергосберегающим зарядом батареи НК, выполненной в виде ΕΤΗ, в начале цикла с C=1 до напряжения, равного половине заданного значения, и увеличения зарядной емкости в четыре раза с дозарядом секций батареи до U=1, а батареи соответственно до U=2, обеспечивает повышение СМ зарядного источника, его удешевление и улучшение удельных энергетических показателей ИВЭП, обеспечивающего питание ИН.Therefore, the implementation of the method of power supply of an ID with an energy-saving battery charge of the NK, made in the form of ΕΤΗ, at the beginning of the cycle from C = 1 to a voltage equal to half the set value, and increasing the charging capacity by four times with recharging the battery sections to U = 1, and the batteries respectively, to U = 2, it provides an increase in the SM of the charging source, its cheapening, and an improvement in the specific energy indices of the IWEP providing power for ID.

В ИВЭП с зарядом ЕНЭЭ, состоящего из одной или нескольких секций НК, соединенных последовательно при нечетном их количестве, когда батарея не может быть явно выполнена в виде ΕΤΗ, целесообразно поступиться простотой выполнения батареи при увеличении ее емкости за счет параллельного соединения отдельных НК, и, учитывая, что удельная масса конденсаторов существенно меньше удельной массы источников электрической энергии и трансформаторов, ЕНЭЭ целесообразно выполнять по схеме фиг. 5 в виде батареи 10 из трех конденсаторов, образующих равнобедренный треугольник, в котором два конденсатора 1' и 1'' имеют одинаковую емкость и образуют ΕΤΗ, вывод средней точки которого через КДП 9 подключен к одной из клемм входной диагонали выпрямителя.In an IWEP with an ENEE charge consisting of one or several sections of NK connected in series with an odd number of them, when the battery cannot be clearly made in the form of ΕΤΗ, it is advisable to sacrifice the simplicity of the battery when increasing its capacity due to the parallel connection of individual NK, and, Considering that the specific gravity of capacitors is significantly less than the specific gravity of electric energy sources and transformers, it is advisable to carry out the UNEE according to the scheme of FIG. 5 in the form of a battery 10 of three capacitors forming an isosceles triangle in which two capacitors 1 'and 1' 'have the same capacitance and form ΕΤΗ, the midpoint point of which through the KDP 9 is connected to one of the terminals of the input diagonal of the rectifier.

В этом УЗ ЕНЭЭ, подобно устройству по схеме фиг. 3, при замкнутом КДП 9 в начале зарядного цикла по цепям: 5-2-1''-9-5 и 5-9-1'-3-5 осуществляется заряд НК 1'' и 1', часть заряда которых перетекает в НК 1, шунтирующий этот ΕΤΗ, в результате чего конденсаторы 1' и 1'' частично подразряжаются, а затем заряжаются, имея малую емкость, в результате чего напряжение на них растет быстрее, чем при заряде всей батареи от тиристоров 2,3 и 2',3' при разомкнутом КПД 9. Если ключ разомкнуть, зарядная емкость увеличится и будет осуществляется заряд всех трех НК одновременно, как и в УЗ по схеме фиг. 3.In this ultrasonic ENEE, like the device according to the circuit of FIG. 3, with closed KDP 9 at the beginning of the charging cycle along the chains: 5-2-1 '' - 9-5 and 5-9-1'-3-5, the NK 1 '' and 1 'are charged, part of the charge of which flows into NK 1, shunting this ΕΤΗ, as a result of which the capacitors 1 'and 1' 'are partially discharged, and then charged, having a small capacity, as a result of which the voltage on them rises faster than when the entire battery is charged from thyristors 2,3 and 2' , 3 'when the efficiency is open 9. If the key is opened, the charging capacity will increase and all three SCs will be charged at the same time, as in the US according to the scheme of FIG. 3.

При необходимости повысить напряжения заряда батареи НК ключ 9 замыкают и по рассмотренным выше цепям ΕΤΗ повышает напряжение всей батареи. Выбор моментов коммутации КДП 9 определяется соотношением емкостей 1,1' и 1'' и требуемым напряжением батареи.If it is necessary to increase the battery charge voltage, the NK key 9 is closed and, according to the circuits discussed above, increases the voltage of the entire battery. The choice of switching moments KDP 9 is determined by the ratio of capacities 1.1 'and 1' 'and the required battery voltage.

Таким образом, анализ работы УЗ ЕНЭЭ, выполненного по схеме фиг. 3 (п. 3 формулы изобретения) показывает, что в этом устройстве заряд батареи производят при минимальной емкости и емкость батареи увеличивают по мере повышения напряжения на ее секциях, значение среднезарядной мощности равно 0,693 (увеличение по сравнению с прототипом на 38%). Это улучшает удельные энергетические характеристики УЗ ИВЭП с ЕНЭЭ и СЭС ИН в целом. Реализация способа по п. 1 формулы изобретения при работе зарядного устройства, выполненного по схеме фиг. 3, предназначена для схем, в которых необходимо заряжать нечетное количество накопителей.Thus, the analysis of the operation of the ultrasonic ENEE performed according to the scheme of FIG. 3 (paragraph 3 of the claims) shows that in this device the battery is charged at minimum capacity and the battery capacity increases with increasing voltage in its sections, the average charge power is 0.693 (an increase of 38% compared with the prototype). This improves the specific energy characteristics of the ultrasonic testing system with a single energy source and the SES IN as a whole. The implementation of the method according to claim 1 of the claims when the charger, made according to the scheme of FIG. 3, is intended for circuits in which it is necessary to charge an odd number of drives.

Новизна предложения не следует явным образом из известного уровня техники, обеспечивает изобретательский уровень данных изобретений, которые могут быть использованы для «медленного» заряда ЕНЭЭ генераторов мощных импульсов, применяемых для питания оптических квантовых генераторов, импульсных электрореактивных двигателей, устройств экспериментальной физики и т.п.The novelty of the proposal does not follow explicitly from the prior art, it provides an inventive step for these inventions that can be used to “slowly” charge ENEE power generators used to power optical quantum generators, pulsed electric reactors, experimental physics devices, etc.

Таким образом, в способе питания импульсной нагрузки от источника переменного напряжения с использованием заряда батареи емкостных накопителей электрической энергии и выпрямителя, заключающемся в заряде секций батареи выпрямленным током источника, например, с преобразованием неизменного напряжения источника в стабилизированный зарядный ток и разряде батареи при достижении заданного значения напряжения на секциях батареи при суммировании этих напряжений на сопротивлении нагрузки, при условии выполнения начального заряда батареи НК при минимальной емкости и когда емкость упомянутой батареи увеличивают по мере повышения напряжения на ее секциях, это позволяет улучшить удельные энергетические показатели зарядных устройств.Thus, in the method of supplying a pulsed load from an AC voltage source using the battery charge of capacitive electric energy storage devices and a rectifier, which consists in charging the battery sections with a rectified source current, for example, converting a constant source voltage into a stabilized charging current and discharging the battery when the specified value is reached voltage on the battery sections when summing these voltages on the load resistance, provided that the initial charge of the battery N K at the minimum capacity and when the capacity of the aforementioned battery increases with increasing voltage on its sections, this allows to improve the specific energy performance of the chargers.

Источники информацииInformation sources

1. Пентегов И.В. Основы теории зарядных цепей емкостных накопителей энергии. - Киев: Наукова думка, 1982. - 420 с.1. Pentegov I.V. Fundamentals of the theory of charging circuits of capacitive energy storage. - Kiev: Naukova Dumka, 1982. - 420 p.

2. Кремнев В.В. Методы умножения и трансформации импульсов в сильноточной электронике / Г.А. Месяц, В.В. Кремнев. - Новосибирск: Наука, 1987. - 225 с.2. Kremnev V.V. Methods of multiplication and transformation of pulses in high-current electronics / G.A. Month, V.V. Kremnev. - Novosibirsk: Nauka, 1987 .-- 225 p.

3. Месяц Г.А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. - М.: Сов. Радио, 1974. - 250 с.3. Month G.A. Generation of powerful nanosecond pulses. - M .: Owls. Radio, 1974.- 250 p.

4. Блум Хансиохаким. Схемотехника и применение мощных импульсных устройств: пер. с англ. - М.: Додэка-ХХI, 2008. - 352 с. - (Серия «Силовая электроника»).4. Bloom Hansiohakim. Circuitry and the use of powerful pulsed devices: Per. from English - M .: Dodeka-XXI, 2008 .-- 352 p. - (Series "Power Electronics").

5. Булатов О.Г. Тиристорные схемы включения высокоинтенсивных источников света / О.Г. Булатов, B.C. Иванов, Д.И. Панфилов. - М.: Энергия, 1975. - 176 с.5. Bulatov O.G. Thyristor circuits for switching on high-intensity light sources / O.G. Bulatov, B.C. Ivanov, D.I. Panfilov. - M.: Energy, 1975 .-- 176 p.

6. Волков И.В. Принципы построения и оптимизации схем индуктивно-емкостных преобразователей / И.В. Волков, В.Н. Губаревич, В.Н. Исаков, В.П. Кабан. - Киев: Наукова думка, 1981. - 176 с.6. Volkov I.V. The principles of construction and optimization of circuits of inductive-capacitive converters / I.V. Volkov, V.N. Gubarevich, V.N. Isakov, V.P. Boar. - Kiev: Naukova Dumka, 1981. - 176 p.

7. Системы неизменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей / А.Н. Милях, И.В. Волков. - Киев: Наукова думка, 1974. - 216 с.7. Constant current systems based on inductive-capacitive converters / А.N. Milyakh, I.V. Volkov. - Kiev: Naukova Dumka, 1974. - 216 p.

8. Марченко А.Н. Управляемые полупроводниковые резисторы. - Киев: Наукова думка, 1981. - 176 с.8. Marchenko A.N. Semiconductor controlled resistors. - Kiev: Naukova Dumka, 1981. - 176 p.

Claims

1. The method of supplying a pulsed load from an AC voltage source using the battery charge of capacitive electric energy storage devices and a rectifier, which consists in charging the battery sections with a rectified source current with converting the constant voltage of the source into a stabilized charging current and discharging the battery when the specified voltage value is reached on the battery sections - when summing these voltages on the load resistance, characterized in that the initial charge of the battery is produced with a minimum capacity the bones and capacity of said battery increase as voltage increases in its sections.

2. A device for charging a battery of capacitive electric energy storage devices, comprising two or more voltage multiplication cascades connected in parallel-series, in each of which the capacitor leads are connected through the resistances in the first cascade to the positive and negative terminals of the charging current source, and in subsequent ones to the conclusions the capacitor of the previous cascade, bit controlled keys connecting the bipolar outputs of the capacitors of adjacent cascades and the free output of the last stage with one output load resistance, the second terminal of which is connected to the connection point of another load terminal with a negative terminal of the charging current source and one terminal output of the first stage cascade key, as well as a voltage control and discharge switch control unit, characterized in that thyristors are used as cascade and discharge key resistances , the voltage monitoring and discharge key control unit is equipped with pairs of output terminals according to the number of newly introduced thyristors, the anode of the first charging thyristor of the first helmet hell is connected to the positive terminal of the charging source, and the cathode is connected to the anodes of the first charging thyristor of the second stage and the charging key of the first stage, while the charging thyristors of the second and subsequent stages of the voltage multiplication are connected in series with each other and their cathodes and anodes are connected directly, and the thyristors of the discharge keys are connected to each other in series according to the capacitors of the cascades.

3. A device for charging a capacitive electric energy storage device containing a battery of capacitors connected to the output diagonal of a bridge controlled rectifier on thyristors, a voltage control unit and phase control thyristors, the input diagonal of the rectifier is connected to an AC voltage source through an inductive-capacitive AC voltage to stabilized converter current, characterized in that it is additionally equipped with a double-sided conductivity switch, voltage and phase monitoring unit The thyristor control is equipped with an additional output, and the capacitor bank is made in the form of a capacitive divider-transformer, in which the battery consists of two capacitors connected in series and is equipped with a midpoint output connected to the input diagonal terminal of the rectifier through a newly introduced double-sided conduction key controlled by the input of which is connected to the additional output of the voltage monitoring and phase control unit of the thyristors.

4. A device for charging a capacitive electric energy storage device according to claim 3, characterized in that the capacitive electric energy storage device is made in the form of three capacitors forming a triangle, in which two capacitors of the same capacity create a capacitive voltage divider-transformer, the midpoint of which is connected to one of the terminals of the input diagonal of the rectifier through a key of bilateral conductivity.