Регулируемые схемы выпрямления

 

 

 

 

 

Предположим, VD 1 открыт. Напряжение в точке а изменяется скачком и будет повторять U ₂₁.

 

 

 В момент времени t ₂, когда напряжение на вторичной обмотке приближается к нулю, напряжение на тиристоре VD 1 начинает уменьшаться, следовательно, уменьшается и ток через него.

При этом на индуктивности L возникнетЭДС, противодействующая этому изменению тока, то есть фаза напряжения на индуктивности поменяется скачком на 180^о.

 

К катоду тиристора VD1 прикладывается отрицательное напряжение и,следовательно, он будет открыт до момента времени t₃, когда включится тиристор VD2. В этот момент к тиристору VD1 прикладывается обратное напряжение и он закроется. Далее эти циклы повторяются.

 Эта формула справедлива, если ; где   - это  минимальная индуктивность дросселя, при котором ток через дроссель течет непрерывно.

Если , то будет интервал времени, когда ток через дроссель не течет.

                      

Если , то форма сигнала будет иметь вид:

Напряжение на выходе:

 

Схема с обратным включением диода:

В таких схемах, где коммутируется индуктивность, часто используют обратное включение диода:

 

В этой схеме необходимо условие:

через LOL J вторичную обмотку

 через первичную обмотку

Регулировка задержки срабатывания от 0 до π.

Сглаживающие фильтры

Ø
- простейшие фИЛЬТРЫ состоят из одного элемента: С-фильтр, L-фильтр.

  Должно выполняться условие:

 - угловая частота пульсаций на входе фильтра.

· LC -фильтры:

 

 

Г-образные,

 

         П-образные.

 

 

        

В LC-фильтрах должно выполнятся условие: , где - резонансная частота фильтра.

Если условие не будет выполняться и , то ,так как Q >1, то система вместо подавления пульсаций будет возрастание пульсаций.

Сглаживающие свойства фильтра характеризуются коэффициентом сглаживания:

,

где - коэффициент пульсации на входе; - коэффициент пульсации на выходе:

 

Если потери постоянного напряжения в невелики, т. е. , то коэффициент сглаживания можно определить по приближенной формуле:

.   

Где К_U – коэффициент передачи фильтра по переменному току.

Для простейших фильтров

 

Для Г - и П-образных фильтров соотношение между реактивными элементами и сопротивлением нагрузки такие же:

При выполнении этих условий влиянием сопротивления нагрузки можно пренебречь и при расчете сглаживающих свойств фильтров их  не учитывают.

,

где - угловая частота сети, m – количество фаз, зависит от схемы выпрямления.

В этой схеме должно выполняться условие:

, при  и

Если нагрузка меняется, то С определяется: , где  - изменение выходного тока.

 

 

RC- фильтры:

q=1+(m·ω_c·C·R _экв), где R _экв =R||R _н

 

  Недостаток RC -фильтров – потеря активной мощности.

Необходимо задать КПД:

; δ=0,6…0,8

Из расчета КПД вычисляют R и определяют С:

Существуют многоуровневые фильтры, но там выражение существенно сложнее.

 

Резонансные фильтры

1)
Схема с заграждающим фильтром:

,

где r _др – сопротивление потерь дросселя.

Коэффициент сглаживания:

2) Схема с режекторным фильтром:

Сопротивление контура на резонансной частоте:

, где r _потерь  =  активные потери в конденсаторе + активные потери в дросселе L_k.

Коэффициент сглаживания:

Резонансный фильтр обеспечивает подавление пульсаций в 5-10 раз лучше, чем обычные LC -  фильтры.

Недостатки схемы:

- индуктивность дросселя зависит от протекания тока;

- требуется дополнительный элемент.

 Следовательно, реальное улучшение 3-5 раз.

3) Подавление пульсаций может осуществляться в компенсационных фильтрах:

Активные фильтры

В качестве подавляющего элемента используют транзистор (транзисторные фильтры):

1) Включение транзистора по схеме с ОК:

Если пренебречь I _б, то

R 1, R2, C образуют фильтр нижних частот (ФНЧ).

Постоянная времени:

, то

,

т.к.   j ω CR ₁ >>1=> К_ф= 1/ j ω CR ₁

Коэффициент передачи эмитерного повторителя:

,

S = I_H / φ_T => К_эп≈ 1

Напряжение пульсаций:

, где U_A – напряжение Эрли,

Если условие не выполняется, транзистор переходит в режим насыщения, его выходное R редко падает, пульсация на выходе резко возрастает. Это условие не позволяет ставить фильтр на выходе однофазных и двухфазных выпрямителей.

2) Активные фильтры по схеме с ОБ:

 

 

 

, S-крутизна транзистора.