 |
Керовані випрямлячі
|
|
|
|
Сучасні напівпровідникові випрямлячі, як правило, мають системи автоматичного регулювання вихідних електричних параметрів; стабілізація напруги і струму, програмне керування режимами роботи і т.д. Випрямлена напруга випрямляча можна регулювати: на стороні постійного струму – за допомогою реостату або потенціометра; на стороні змінного струму – за рахунок зміни змінної напруги, яка підводиться до випрямляча.
Всі способи регулювання на стороні змінного струму, які будуть розглянуті нижче, полягають в тому, що напруга, яка подається на випрямляч, плавно або стрибкоподібно регулюється за допомогою реактивних елементів і трансформатора.
Регулювання за допомогою трансформатора або автотрансформатора з відпайками (рис.3.13).
Рис.3.13. Схема регулювання напруги з допомогою автотрансформатора з відпайками
Такий спосіб регулювання напруги є найбільш економічний, оскільки при регулюванні на всіх ступенях зберігається високе значення коефіцієнта потужності. Комутація струму з однієї відпайки на іншу при сходинчатому регулюванні напруги здійснюється комутаційними елементами механічного типу або тиристорними перемикачами. Регулювання з допомогою комутаційними елементами механічного типу характеризується рядом принципових недоліків: регулювання неплавне, а сходинчате; інерційність; низька надійність; малий к.к.д.; іскріння контактів і т.д.
Регулювання за допомогою дроселів насичення. Дроселі насичення вмикаються або в первинну обмотку трансформатора (рис.3.14), або у вторинну обмотку трансформатора, або безпосередньо в схему випрямлення послідовно з кожним з діодів схеми випрямлення. При застосуванні дроселів насичення (ДН.1, ДН.2, ДН.3), які ввімкнені у первинну обмотку трансформатора, регулювання вихідної напруги здійснюється плавно.
|
|
|
Рис.3.14. Схема регулювання напруги з допомогою дроселів насичення
Окрема область це регулювання напруги з допомогою керованих вентилів (тиристорів, транзисторів, двопозиційних тиристорів). Регулювання випрямленої напруги здійснюється за допомогою керованих вентилів наступними способами:
- шляхом зміни параметрів вентилів, які входять безпосередньо у випрямляч;
- зміна параметрів вентилів, які ввімкнені в первинну обмотку трансформатора (фазове регулювання на стороні змінного струму);
- зміна ширини імпульсів (широтно-імпульсне регулювання на стороні постійного струму).
Регулюючий пристрій необхідно вибирати, виходячи з різних факторів, найважливішими з яких є вимоги до діапазону регулювання, значенню і якістю ступенів напруги або плавності зміни напруги, коефіцієнту потужності і коефіцієнта корисної дії.
На рис.3.15 наведена структурна схема керованого випрямляча напруги на тиристорах і часові діаграми його роботи.
Рис.3.15. Керований випрямляч напруги на тиристорах:
а) – структурна схема; б) – часові діаграми
Структурна схема керованого випрямляча складається з трансформатора ТР, керованого тиристорного випрямляча КТВ, фазозсуваючий пристрій ФП, генератор імпульсів ГІ і навантаження Н.
З допомогою ГІ генеруються керуючі імпульси 
і 
, які подаються на керуючі електроди КТВ (рис.15, б). Оскільки частота змінної напруги, яка живить трансформатор випрямляча і систему керування збігаються, то керуючі імпульси мають таку ж частоту, як і е.р.с. вторинних обмоток трансформатора. З допомогою ФП керуючі імпульси зміщуються за фазою відносно вторинних е.р.с. трансформатора, що дозволяє керувати моментами переходу вентилів у провідний стан. В результаті випрямлена напруга змінюється за формою, а отже змінюється і значення середньої випрямленої напруги.
|
|
|
На рис.3.15,б) наведені часові діаграми вторинних е.р.с. та керуючих імпульсів для однофазної схеми випрямлення з середньою точкою при активному навантаженні. При зміщенні керуючих імпульсів на кут 
, який називається кутом регулювання, середнє значення випрямленої напруги на навантаженні визначається як функція кута регулювання
де 
- середнє значення випрямленої напруги при куті керування 
, або середнє значення напруги при двопівперіодному випрямленні без керування.
При збільшенні кута керування значення напруги на навантажені зменшується, але при цьому збільшуються пульсації випрямленої напруги і погіршується коефіцієнт потужності випрямляча, що є основним недоліком всіх керованих випрямлячів.
Принципові електричні схеми схем керування керованих випрямлячів залежать від потужності випрямляча, від глибини діапазону регулювання напруги 
, від типу застосованих у схемі випрямлення тиристорів, від швидкості спрацювання схеми керування та ін. Для керування тиристорними керованими випрямлячами застосовують спеціальні системи керування, які формують керуючі імпульси струму.
Згладжуючі фільтри
На виході випрямляча ми отримуємо пульсуючу напругу в складі якої крім постійної складової є змінні складові, тому через навантаження буде проходити пульсуючий струм. Для послаблення змінної складової випрямленої напруги або для зменшення пульсацій застосовують згладжуючі фільтри. Ці фільтри призначені для згладження пульсацій випрямленої напруги до значення, яке допустиме за умовами експлуатації певного електронного пристрою. Крім зменшення змінної складової згладжуючі фільтри повинні забезпечувати мінімальні втрати постійної складової випрямленої напруги. Отже, згладжуючі фільтри повинні задовольняти наступні вимоги:
1.Фільтр не повинен помітно спотворювати форму струму навантаження. Це може мати місце при швидких змінах опору навантаження, що може протидіяти швидкій зміні напруги і струму.
2.Власна частота коливань фільтра повинна бути нижча ніж нижня частота змінної складової випрямленої напруги. Якщо ця вимога не буде виконуватися, то можливі резонансні явища і зростання амплітуди пульсацій на окремих частотах.
|
|
|
3.Перехідні процеси в фільтрі не повинні викликати значного підвищення напруги або викидів струму в навантаженні.
4.Згладжуючий фільтр повинен бути економічним, мати малу масу, габаритні розміри і вартість.
Оцінка ефективності дії фільтра характеризується коефіцієнтом згладжування, який є відношенням коефіцієнта пульсацій на вході фільтра 
до коефіцієнта пульсацій на його виході 
де 
– коефіцієнт пульсацій;
– амплітуда основної гармоніки змінної складової випрямленої напруги;
– середнє значення випрямленої напруги;
– коефіцієнт передачі постійної складової напруги з входу фільтра на його вихід;
– коефіцієнт фільтрації, який визначає у скільки разів зменшується амплітуда пульсацій основної гармоніки на виході фільтра 
в порівнянні з амплітудою пульсацій на його виході 
.
Якщо нехтувати втратами в фільтрі і вважати, що середнє значення випрямленої напруги до і після фільтра рівні, то коефіцієнт згладжування буде дорівнювати коефіцієнту фільтрації
Діапазон необхідних значень коефіцієнтів пульсацій для різних електронних пристроїв коливається від 0,0001% (мікрофонні кола) до
(0,5-3,0)% (підсилювачі потужності низької частоти, радіотелеграфні передавачі).
При виборі схеми і параметрів фільтра коефіцієнт згладжування є важливим параметром, але не єдиним. Необхідно також враховувати умови, при яких повинен працювати випрямляч. Необхідно також усунути можливість перенапруги і надструмів, які зумовлені перехідними процесами в фільтрі при зміні навантаження.
Згладжуючі фільтри з пасивними RLC -елементами
Для виконання зазначених вимог згладжуючі фільтри повинні складаються з різних комбінацій пасивних реактивних елементів.
|
|
|
