Розанов Ю.К. Основы силовой электроники (1992) (1096750), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Рассмотрим влияние противо-ЭДС на электромагнитные процессы в схеме выпрямленна на примере однофазной схемы со средней точкой, в цепь постоянного тока которой включена аккумуляторная батарея с ЭДС Ео и внутренним сопротивлением А,„ (рис, 2.31, а). Обычно в подобных схемах в цепь постоянного тока включается также индуктивность Ев Предположим, что ключ К замкнут, т. е. индуктивность Ье отсутствует. В этом случае ток г„в нагрузке начинает протекать, когда мгновенное значение выпрямленного напряжения ие превышает ЭДС Ео (рис.
2.31, б), так как только прн этом условии к диодам схемы будет приложено прямое напряжение и они будут проводить ток. Ток !е, протекающий в этом случае в цепи нагрузки и являющийся для аккумуляторной батареи зарядным, можно выразить следукнцей формулой, приняв за начало отсчета максимум вы.грямленного напряжения: н Ео Г2 г!г сок Ь вЂ” Ео (2.117) Ф— йвв Очевидно, что интервал проводимости диодов будет зависеть от соотношения амплитуды ' напряжения вторичной 90 обмотки трансформатора Г2 С'г и противо-ЭДС Е .
Об половин инте в у р ала проводимости полупроводниковых приг - о значим р у, которыи называется углом отсечки тока. боров че ез гол О, к Тогда интервал проводимости диодов )в можно записать в виде "2,=20. (2.118) Учитывая, что отсчет ведется от максимума выпрямленного напряжения, можно записать '2(УгсозО=Ео (2.119) или О = агссоз —. Ее .,Г2 !уг Подставляя (2.119) в (2.117), получаем следующее выражение для мгновенного значения тока в нагрузке: !е = — сгг (сов Э вЂ” сон О). (2.120) Среднее значение выпрямленного тока (постоянную составляющую) можно определить из соотношения 1,= — ) !ее(Э. (2.121) по Подставляя в (2.!2!) соотношение (2,120), получаем 1 У21уг 2 /2!уг 4= — (! (сон Э вЂ” созО) ЫЭнв ' (яп Π— Осок О).(2.122) вн Для схемы т-фазного выпрямления уравнение (2.122) п инимает вид ) при- и уа = — — (яп Π— О сов О) ~вн где (у — ам д е„— амплитуда фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора.
Среднее значение тока, протекающего через диод в одно ьазной схеме, равно (2.123) 1р,ц, — — 12/2. (2.124) 'Максимальное значение обратного напряжения на диоде (7лввав 2,4 (' г. (2.125) Таким образом, с ростом противо-ЭДС длительность прохождения тока через диоды в течение каждого полупернода 9! (для однофазной двухполупериодной схемы) уменьшается.. Это приводит к тому, что при равных средних значениях токов, протекающих через диод, их действующие значения будут в режиме работы с меньшими углами О. Это ухудшает использование диодов по току.
Одновременно по тем же причинам ухудшается использование трансформатора, расчетная мощность которого должна соот)гетствовать работе с минимальными значениями О. Если в цепь постоянного тока включена индуктивность (ключ К разомкнут), то пульсация выпрямленного тока уменьшается и при пгЕа = со становится равной нулю (вся пульсация напряжения иа оказывается приложенной к индуктивности Е,).
В этом случае можно записать где Ега — среднее значение выпрямленного напряжения. Формула (2.12б) справедлива и для управляемых выпрямителей при условии пуЕааасо. Рассмотрим теперь работу трехфазного выпрямителя на емкость С„и активное сопротивление Я„. При этом введем следующие допущения: индуктивность рассеяния и ток намагничивания трансформатора равны нулю; диоды имеют активное- постоянное сопротивление Явп (значение, соответствующее лннеаризованной вольт-амперной характеристике диода).
На рис. 2.32,а представлена эквивалентная схема трехфазного выу прямителя со средней точкой, в которой указаны активные сопротивления каждой фазы выпрямителя Яй. Сопротивление Яо определяется по формуле Яй- Яйг+ Яаг+ Явп (2.127) где Яйг — сопротивление фазы первичной обмотки трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке; Яйг — сопротивление фазы вторичной обмотки; Явр — сопротивление диодов прямому току.
и гр а иф Рис. 2.32. Трехфазный выпрямитель со средней точкой, раоотаюпгий на активно-емкостную нагрузку: а — схема, и — анаграммы выпрямленного нанряиеввя н тока, Е 92 1,=- (в)пΠ— Осовй); 3 гг2Егг и Яа а" хт'2сгг 1,=~"= — ' О. Я„Я„ Совместное решение системы уравнений (2.129) имеет вид 18 6-6 = иЯ9/(ЗЯ„). (2.130) Уравнение (2.130) является исходным для приближенного расчета вьп1грямителей с емкостной нагрузкой. Для решения его, например, можно испольэовать графоаналитический метод изложенный в (12].
(2.129) 2.6. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ выхо Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжени де выпрямителя обычно устанавливают сглаживаю я на фильт ы. Э фе ф р . Эффективность..сглаживающего фильтра оценивают вающие по его способности уменьшать пульсацию, т. е. по значению коэффициента сглаживания г,. Коэффициентом сглаживания г, называют отношение коэффициентов пульсаций входного (до фильтра) и выходного (после фильтра) напряжений: ге=ус'ау')с'а', (2.131) где )с'=Ег' /Ега; ус и = Ег'гм/ Ега," 93 Допустим также, что емкость С„лм!/Зоу Я„.
Это допущение дает возможность пренебречь пульсацией выпрямленного напряжения на нагрузке и„и считать его идеально сглаженным. Напряжение на нагрузке (на конденре) и, в данном случае можно рассматривать как противо- ЭДС (рис. 2.32,б). Поэтому аналогично (2.117) можно записать мгновенное значение выпрямленного тока га в следующем виде: 2 Егг сов 9 — и„ Яа (2.128) где Егг — деиствующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора. Среднее значение выпрямленного тока равно среднему значению тока нагрузки 1„, так как в установившемся режиме среднее значение тока в цепи емкости С„равно нулю.
Соответственно с учетом (2.119) и (2.123) среднее значение выпрямленного тока в данной схеме может быть выражено следующими соотношениями: и У';„— амплитуды первых гармоник - выпрямленного напряжения до и после фильтра*. Требование к значению коэффициента л, фильтра является основным при проектировании. Помимо этого, к фильтрам предъявляют требования по массе, габаритам, влиянию на переходные процессы в динамических режимах (например, сбросах или набросах нагрузки) и др.
Сглаживающие фильтры можно разделить на два типа: пассивные и электронные (активные). Пассивные фильтры обычно состоят из реактивных элементов: реакторов и конденсаторов. Электронные фильтры содержат электронные элементы, например транзисторы. Тип пассивных фильтров является наиболее распространенным. В зависимости от числа элементов и способа их соединения различают следующие основные типы пассивных фильтров: а) простые фильтры — однозвенные (индуктивный фильтр, емкостный фильтр, Г-образные, П-образные) и многозвенные; б) сложные фильтры, состоящие обычно из нескольких звеньев с резонансной настройкой отдельных цепочек. Рассмотрим некоторые получившие наибольшее распространение типы пассивных сглаживающих фильтров, схемы которых приведены на рис.
2.32. Следует отметить, что фильтры с индуктивным входом применяются преимущественно в выпрямителях средней и большой мощности, а с емкостным — в маломощных при высоком сопротивлении нагрузки. Индуктивный фильтр (Е-фильтр, рис. 2.33,а) представляет с обой реактор, включенный между схемой выпрямления и нагрузкой. Напряжение на выходе выпрямителя содержит пост- ояйную составляющую (га у переменную и Пренебрегая изменением этих составляющих от нагрузки, можно заменить ими полупроводниковую часть схемы выпрямителя, т. е. считать, что на входе фильтра включены два последовательно соединенных источника напряжения: с постоянной ЭДС (гл и переменной ЭДС и . Постоянная ЭДС ие оказывает влияния на пульсацию, а в качестве переменной ЭДС можно рассматривать только ЭДС основной гармоники пульсации С'ьи (первой гармоники переменной составляющей), так как они преимущественно определяют коэффициент пульсации.
Тогда согласно определению коэффициента сглаживания можно записать л, = 1г„'//с'„= (г",„~ (у'г„. (2.132) Амплитуду переменной составляющей на нагрузке для 2;фильтра можно выразить в виде соотношения ь Возможно использование и других из указанных в (2.84) определений коэффициента пульсаций. 94 а 2.33. Схемы выходных фильтров выпрям лей =г'г Ял= ГУг Я, ,Яц,гэ*' где 1,„— амплитуда переменной составляющей тока нагрузки; цз, — частота основной гармоники пульсации. о л (э.нз> (2.~зПэ (2.134) Из (2.134$-следует, что с приближением к режиму холостого хода (с увеличением Я„) коэффициент сглаживания л, стремится к единице.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
