SU1732436A1

SU1732436A1 - Device for changing of capacitive energy accumulator

Info

Publication number: SU1732436A1
Application number: SU894711982A
Authority: SU
Inventors: Николай Иванович Пуресев
Original assignee: Истринский Филиал Всесоюзного Электротехнического Института Им.В.И.Ленина
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к устройствам дл зар дки емкостных накопителей энергии, и может быть использовано в высоковольтной импульсной технике. Целью изобретени вл етс повышение надежности и обеспечение устойчивой работы устройства. Устройство дл зар дки емкостного накопител энергии содержит источник 1 питани , первый последовательный резонансный инвертор, состо щий из тиристоров 2,3, коммутирующих дросселей 4, 5, коммутирующего конденсатора 6, нагрузки 7, второй и третий последовательные резонансные инверторы , содержащие тиристоры 8-11, коммутирующие дроссели 12-15 и коммутирующие конденсаторы 16,17, дроссель 18, обратные диоды 19, 20. Введение второго и третьего последовательных резонансных инверторов , дроссел 18 и обратных диодов 19, 20 обеспечивает достижение цели. 2 ил. (Л СThe invention relates to electrical engineering, in particular, devices for charging capacitive energy storage devices, and can be used in high-voltage impulse technology. The aim of the invention is to increase reliability and ensure stable operation of the device. A device for charging a capacitive energy storage device contains a power supply 1, a first series resonant inverter consisting of thyristors 2,3, switching chokes 4, 5, switching capacitor 6, loads 7, a second and third series resonant inverters containing thyristors 8-11 , switching inductors 12-15 and switching capacitors 16,17, choke 18, reverse diodes 19, 20. The introduction of the second and third consecutive resonant inverters, chokes 18 and reverse diodes 19, 20 ensures the achievement of the goal. 2 Il. (Ls

Description

vi оvi o

N5 СОN5 CO

ONON

Фиа1Fia1

v v

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к устройствам дл зар дки емкостных накопителей энергии, и может быть использовано в высоковольтной импульсной технике.The invention relates to electrical engineering, in particular, devices for charging capacitive energy storage devices, and can be used in high-voltage impulse technology.

Целью изобретени вл етс повышение надежности и обеспечение устойчивой работы устройства.The aim of the invention is to increase reliability and ensure stable operation of the device.

На фиг. 1 представлена схема устройства дл зар дки емкостного накопител энергии; на фиг. 2 - расчетные кривые потребл емой от источника мощности при различных соотношени х величин индук- тивностей дросселей 18 и 3, 4, 9,11,12 и 14 (KL) (Р и t в относительных единицах).FIG. 1 shows a diagram of a device for charging a capacitive energy storage device; in fig. 2 - calculated curves of power consumed from the source at various ratios of inductor values of chokes 18 and 3, 4, 9,11,12 and 14 (KL) (P and t in relative units).

Устройство содержит источник 1 питани , первый последовательный резонансный инвертор, тиристоры 2 и 3 которого через коммутирующие дроссели 4 и 5 соединены с полюсами источника 1 питани , точка соединени тиристоров 2 и 3 через коммутирующий конденсатор 6 соединена с первым выводом нагрузки 7, второй и третий последовательные резонансные инверторы , тиристоры 8-11 которых через коммутирующие дроссели 12-15 подключены к полюсам источника 1 питани , а точки соединени тиристоров 8-11 через коммутирующие конденсаторы 16 и 17 с нагрузкой 7, второй ее вывод через дроссель 18 соединен со средней точкой источника 1 питани , и через обратные диоды 19 и 20 с его полюсами , нагрузка содержит трансформатор 21, к вторичной обмотке которого через выпр митель 22 подключен емкостной накопитель 23 энергии.The device contains a power source 1, the first series resonant inverter, the thyristors 2 and 3 of which are connected to the poles of the power source 1 of the power source 1, the connection point of the thyristors 2 and 3 is connected to the first load terminal 7 through the switching capacitor 6, the second and third series resonant inverters, the thyristors 8-11 of which are connected to the poles of the power supply source 1 through the switching inductors 12-15, and the connection points of the thyristors 8-11 through the switching capacitors 16 and 17 to the load 7, its second The output through the choke 18 is connected to the midpoint of the power supply 1, and through the reverse diodes 19 and 20 with its poles, the load contains a transformer 21, to the secondary winding of which through the rectifier 22 is connected a capacitive energy storage 23.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При включении тиристоров в следующей очередности 2, 9, 10, 3, 8 и. 11 через первичную обмотку трансформатора 21 протекает ток, например при включенном тиристоре 2, ток протекает по контуру: источник 1 - дроссель 4 - тиристор 2 - конден- сатор 6 - первична обмотка трансформатора 21 - дроссель 18 - источник 1. При этом ток зар да емкостного накопител протекает по контуру: первый вывод вторичной обмотки трансформатора 21 - мостовой выпр митель 22 - емкостной накопитель 23 - второй вывод вторичной омботки трансформатора 21. Поскольку емкостной накопитель 23 в разр женном состо нии представл ет короткое замыкание дл инвертора, то это приводит к раскачке - увеличению напр жени на реактивных элементах инвертора. При достижении напр жением на индуктивности величины напр жени источника 1 включаетс диод 19, что измен ет контур протекани тока черезWhen turning on the thyristors in the following order 2, 9, 10, 3, 8 and. 11 through the primary winding of the transformer 21 a current flows, for example, when the thyristor 2 is turned on, the current flows through the circuit: source 1 - choke 4 - thyristor 2 - capacitor 6 - primary winding of the transformer 21 - choke 18 - source 1. At the same time, the charge current the capacitive storage device flows along the circuit: the first output of the secondary winding of the transformer 21 - the bridge rectifier 22 - the capacitive storage device 23 - the second output of the secondary storage unit of the transformer 21. Since the capacitive storage device 23 in the discharged state represents a short circuit for the inverter PTOP, this leads to a buildup - increase voltage on the reactive elements of the inverter. When the voltage on the inductance reaches the value of the voltage of source 1, a diode 19 is turned on, which changes the current flow path through

первичную обмотку трансформатора: первый вывод первичной обмотки трансформатора 21 - диод 19 - дроссель 4 - тиристор 2 - конденсатор 6 - второй вывод первичнойtransformer primary winding: the first terminal of the primary winding of the transformer 21 - diode 19 - choke 4 - thyristor 2 - capacitor 6 - second output of the primary

обмотки трансформатора 21. При этом источник 1 отключаетс от инвертора, энерги от источника в инвертор не поступает, а ток источника замыкаетс по контуру: источник 1 - диод 19 - дроссель 18.windings of the transformer 21. At the same time, source 1 is disconnected from the inverter, energy from the source is not supplied to the inverter, and the current of the source is closed along the circuit: source 1 - diode 19 - choke 18.

Условием выключени диода 19 вл етс равенство встречных токов через него, после чего этот диод выключаетс и ток, протекающий через первичную обмотку трансформатора, вновь замыкаетс черезThe condition for turning off the diode 19 is the equality of the counter currents through it, after which this diode turns off and the current flowing through the transformer primary winding is closed again through

источник.a source.

Поскольку схема инвертора симметрична , принцип работы инвертора в другие полупериоды в различных стади х зар дногоSince the inverter circuit is symmetrical, the principle of operation of the inverter in other half-periods in different stages of charge

процесса повтор етс .The process is repeated.

В моменты, когда диод 19 не проводит ток, энерги от источника поступает в емкостной накопитель энергии и запасаетс в реактивных элементах инвертора. ПриAt times when diode 19 does not conduct current, energy from the source enters the capacitive energy storage and is stored in the reactive elements of the inverter. With

включенном диоде 19 энерги от источника в инвертор не поступает, а зар д емкостного накопител энергии осуществл етс за счет частичного отбора энергии из реактивных элементов инвертора. Врем , в течениеwhen the diode 19 is turned on, energy from the source is not delivered to the inverter, and the charge of the capacitive energy storage device is carried out due to partial extraction of energy from the reactive elements of the inverter. Time for

которого диод 19 находитс в провод щем состо нии , зависит оттого, как измен етс ток инвертора в процессе зар да. Ток инвертора с ростом напр жени зар да уменьшаетс (растет против ЭДС накопител the diode 19 is in the conducting state depends on how the inverter current changes during the charging process. The inverter current decreases with increasing charging voltage (increases against the emf

энергии), следовательно, и врем , в течение которого инвертор отключен от источника, также уменьшаетс .energy), therefore, the time during which the inverter is disconnected from the source is also reduced.

Характер изменени зар дного тока, а следовательно, и режим зар да емкостногоThe nature of the change in charge current, and hence the mode of charge capacitive

накопител энергии завис т от соотношени величины индуктивности каждого из коммутирующих .ей инвертора к индуктивности дроссел 18 и при величине этого отношени , равн ой двум, зар д протекает при посто нстве потребл емой от источника мощности. До тех пор, пока напр жение емкостного накопител много меньше напр жени коммутирующих конденсаторов , услови включени и выключени тиристоров инвертора обеспечены тем, что пол рность ЭДС, действующих в контуре , обеспечивает включенное состо ние диодов мостового выпр мител при включении очередного тиристора. Однако наступает момент, когда сумма напр жений в. контуре инвертора может стать недостаточной дл поддержани диодов выпр мител в провод щем состо нии на этапе провод щего состо ни тиристоров. Это приводит к нарушению условий выключени тиристораthe energy storage depends on the ratio of the inductance value of each of the commutating inverter to the inductance of droplets 18 and, at a ratio equal to two, the charge flows at a constant power consumption from the source. As long as the voltage of the capacitive storage device is much less than the voltage of the switching capacitors, the conditions for turning on and off the inverter thyristors are ensured by the fact that the polarity of the EMF acting in the circuit ensures that the bridge rectifier diodes are on when the next thyristor is turned on. However, there comes a time when the sum of the stresses c. the inverter circuit may become insufficient to maintain the rectifier diodes in the conducting state during the conducting state of the thyristors. This leads to violation of the thyristor off conditions.

2 и к тому, что включение очередного тиристора инвертора происходит в момент, когда предыдущий тиристор еще не выключилс , т.е. в провод щем состо нии наход тс одновременно два тиристора. В предложенном устройстве такое вление не приводит к срыву инвертировани , а образуетс режим перекрыти токов чеек, т.е. образуетс (например, когда тиристор 2 еще не выключилс , а тиристор 9 включилс ) следующий контур перезар да коммутирующих конденсаторов, мину трансформатор: конденсатор б, конденсатор 16, тиристор 9, дроссель 13, источник 1, дроссель 4, тиристор 2. Это способствует обес- печению условий выключени тиристора 2 и подпитке энергии в контур, вследствие чего растет напр жение на зажимах первичной обмотки трансформатора 21. При достижении этим напр жением значени , достаточ- ного дл включени диодов выпр мител 22, открываютс диоды, и контур перекрыти исчезает, образуетс контур зар да емкостного накопител , аналогичный ранее описанному. Когда напр жение в контуре достигнет величины, при которой напр жение на дросселе 18 равно напр жению источника , вновь включаетс один из диодов 19 или 20 (в зависимости от того тиристоры 2,8,10 или 3,9 и 11 какой группы инвертора наход тс в провод а ем состо нии), преп тству увеличению потреблени мощности от источника.2 and the fact that the switching on of the next thyristor of the inverter occurs at the moment when the previous thyristor has not turned off, i.e. in the current state are two thyristors simultaneously. In the proposed device, this phenomenon does not lead to a breakdown of the inversion, but a mode of cell current overlapping, i.e. the following circuit is recharged and switched capacitors, mine transformer: capacitor b, capacitor 16, thyristor 9, choke 13, source 1, choke 4, thyristor 2. This contributes to the formation of (for example, when thyristor 2 is not turned off, but thyristor 9 is turned on). - baking the conditions for turning off the thyristor 2 and feeding energy into the circuit, as a result of which the voltage at the terminals of the primary winding of the transformer 21 rises. When this voltage reaches a value sufficient to turn on the diodes of the rectifier 22, the diodes open and ryti disappears formed loop capacitive charge accumulator similar to that previously described. When the voltage in the circuit reaches the value at which the voltage on the choke 18 is equal to the source voltage, one of the diodes 19 or 20 turns on again (depending on which thyristors are 2.8.10 or 3.9 and 11, which inverter group is in conducting state), preventing the increase in power consumption from the source.

Уровень напр жени зар да емкостного накопител благодар тому, что реализуетс режим зар да при посто нстве потребл емой от источника мощности, может значительно превышать напр жение источника питани .The voltage level of a capacitive storage charge, due to the fact that the charge mode is realized at a constant power consumption from a source, can significantly exceed the voltage of the power source.

Claims

Claims A device for charging a capacitive energy storage device containing a power source, a first series resonant inverter made in a half-bridge circuit, the thyristors of which are connected to the first and the positive poles of the power source, respectively, through switching chokes load deduction, characterized in that, in order to increase reliability and ensure stable operation, the second and third Thyristor modulating resonant inverters are connected to the positive and negative poles of the power source through commutating chokes, and the thyristors connecting points through commutating capacitors to the first load terminal, its second lead through the choke to the middle output of the power source, and through the first and second reverse diodes respectively with positive and negative poles of the power supply.

P "I

05

hm

0№г.2

/ t