Лекция 2. Неуправляемые выпрямители
 Скачать 45.03 Kb.
|
|
Модуль 1 . Задачи и методы исследования силовых преобразователей энергии Лекция №2. Тема: Неуправляемые выпрямители 1.Основные схемы выпрямления. Фильтры. 2.Внешние характеристики. Неуправляемые выпрямители используются в качестве источников питания постоянного напряжения. Структура: трансформатор – выпрямительный комплект – фильтр – стабилизатор напряжения. Основным узлом источника питания является вентильный комплект, содержащий группу вентилей. В источниках питания небольшой мощности используют кремниевые, реже – германиевые диоды. Основные схемы выпрямления на неуправляемых выпрямителях: однополупериодная, двухполупериодная. Коэффициент пульсаций для однополупериодной схемы q=1.57. Для двухполупериодного определяется по формуле  ;  , q=0.67. Используются нулевая и мостовая схемы. Основные расчётные соотношения для двухполупериодного выпрямителя:  , при нагрузке R – схема нулевая. Для мостовой схемы с RL- нагрузкой:  ;  ;  . Расчётная мощность трансформатора:  . Фильтры могут применяться для улучшения качества как выходного напряжения силового преобразователя электроэнергии, так и формы кривой сетевого напряжения, питающего преобразователь. Для повышения качества выходного напряжения вентильных преобразователей используют сглаживающие фильтры. Сглаживающие фильтры применяются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, необходимого по условиям эксплуатации потребителя, получающего питание от выпрямителя. При любой схеме выпрямления, помимо постоянной составляющей, в кривой выходного напряжения выпрямителя содержится переменная составляющая, называемая пульсацией напряжения. Эта пульсация может быть столь значительной, что непосредственное питание нагрузки от выпрямителя возможно относительно редко: зарядка аккумуляторных батарей, питание электродвигателей, цепей сигнализации и т. д., т. е. там, где приемник энергии не чувствителен к переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения.  Для уменьшения переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения между выпрямителем и нагрузкой устанавливается специальное устройство, называемое сглаживающим фильтром (рис. 5.1). ВЫПРЯМИТЕЛЬ ФИЛЬТР НАГРУЗКА Рис. 5.1. Схема подключения сглаживающего фильтра При использовании одного или нескольких источников энергии для питания нагрузки и обеспечения возможности двунаправленной передачи энергии необходимо учитывать следующие положения: 1. Существует 2 основных типа источников электрической энергии: напряжения и тока. Таким же образом можно классифицировать и потребителей: нагрузка по напряжению и токовая. Необходимо отметить, что чисто омическая нагрузка может быть отнесена к первому типу в случае, если параллельно ей установлена достаточно большая емкость. 2. Прямое подключение источника к потребителю возможно только в случае, если они относятся к разным типам. 3. Соединение источника и нагрузки одного типа возможно только с помощью интерфейсного/согласующего устройства. Положение 1 предполагает, что для каждой схемы, в которой использован источник и потребитель 1 типа, всегда существует эквивалентная токовая схема. Смысл положения 3 состоит в том, что для согласования источника/нагрузки одного вида необходимо использовать некий элемент, изменяющий тип одного из них на противоположный. Это реализуется, например, с помощью индуктивности, включенной последовательно с источником напряжения или нагрузкой. Для преобразования источника тока/токовой нагрузки может быть использован параллельный конденсатор. Таким образом, 3-й постулат определяет необходимость применения «интерфейсного» пассивного элемента, вид которого противоположен виду источника/потребителя. При этом энергия может передаваться непосредственно от источника к согласующему элементу, а от него — к нагрузке. Положения 2 и 3 можно пояснить на простейшем примере. Допустим, что обмен энергией должен производиться между двумя разными источниками DC-напряжения, например батареями 100 и 10 В. Очевидно, соединить их напрямую нельзя, так как при этом возникнет практически неограниченный уравнивающий ток. Скорость его нарастания di/dt также не ограничена, если пренебречь импедансом и индуктивностью цепи. Следовательно, между этими батареями должна быть установлена индук- тивность L, которая лимитирует значение di/dt на уровне (U1–U2)/L. Максимальный ток в данной схеме будет определяться временем его протекания dt, а среднее значение напряжения на индуктивности за один цикл коммутации должно быть равно нулю: Если это равенство не соблюдается, ток IL будет постоянно расти, насыщая индуктор. Аналогичная ситуация произойдет, если мы рассмотрим соединение двух источников тока. Интерфейсным элементом в этом случае является конденсатор С, «поглощающий» разницу между I1 и I2. При этом среднее зна- чение тока конденсатора также должно быть равно 0 за 1 цикл коммутации: В противном случае емкость будет заряжаться постоянно, а напряжение на конденсаторе расти до бесконечности. |