SU777782A1 - Фильтр дл сглаживани пульсаций выпр мленного напр жени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  сглаживани  выхлопного напр жени  регулируемых или нерегулируемых выпр мителей.

Известно применение индуктивно-емкостных фильтров дл  сглаживани  пульсаций выпр мленного напр жени  1.

Известен также Г-образный индуктивноемкостный фильтр однофазного нерегулируемого выпр мител , состо щий из двухобмоточного сглаживающего дроссел , конденсатора и трех диодов дл  коммутации секций дроссел , причем обмотки дроссел  имеют равное число витков и переключаютс  периодически с последовательного соединени  на параллельное и наоборот 2.

Эта схема улучшает форму тока, потребл емого выпр мителем из сети питани , и работает следующим образом. Если в схеме величина конденсатора достаточна дл  поддержани  посто нного напр жени  на нагрузке, а величина индуктивности дроссел  выбрана такой, что в течение полупериода питающего напр жени  токи, протекающие через обмотки дроссел , практически не измен ютс , то характер соединени  обмоток дроссел  определ етс  соотиошением между мгновенным значением выпр мленного напр жени  Ub и посто нным напр жением нагрузки Ud. При обмотки включаютс  параллельно, при Ub.-Ud - последовательно. Таким образом, формируетс  ступенчата  форма выпр мленного тока, и потребл емый из сети переменный ток имеет улучшенную форму.

Педостатками известного фильтра  вл ютс  больша  масса и габариты фильтра, которые превышают соответствующие показатели обычных Г-образных индуктивно-емкостных фильтров, в которых нет переключени  числа витков, сглаживающего дроссел . Увеличение массы по сравнению с обычным Г-образным индуктивно-емкост15 ным фильтром объ сн етс  тем, что дл  сглаживани  дополнительной пульсации, вызванной переключением числа витков, дроссел , необходимо увеличить емкость конденсатора. В тех случа х, когда сглаживание выпр мленного тока  вл етс  основной задачей фильтра, а улучшени  формы переменного тока не требуетс  или улучшение формы переменного тока питани  выпр мител  обеспечиваетс , например, применением многофазной схемы выпр мител , использование этой схемы нецелесообразно .

Прототипом данного фильтра  вл етс  фильтр дл  сглаживани  пульсаций вы30 нр мленного напр жени , содержащий

сглаживающий дроссель с ферромагнитным сердечником, конденсатор, включенный параллельно выходным выВёдам, и ключевые элементы.

Недостатком известного фильтра  вл ютс  неудовлетворительные массогабаритные показатели при заданном коэффициенте сглаживани .

Целью изобретени   вл етс  улучшение массогабаритных показателей.

Эта цель достигаетс  тем, что в фильтре дл  сглаживани  пульсаций выпр мленного напр жени , содержащем сглаживающий дроссель с ферромагнитным сердечником, конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, и ключевые элементы, обмотка сглаживающего дроссел  выполнена с отводами, а ключевые элементы, число которых равно , где т - число отводов указанной обмотки, выполнены управл емыми , причем начало обмотки сглаживающего дроссел  и каждый из ее отводов соединены с положительным входным выводом через соответствующий управл емый ключевой элемент, управл ющий электрод которого соединен с введенным блоком управлени , а конец обмотки сглаживающего дроссел  подключен к одной обкладке конденсатора, друга  обкладка которого подключена к отрицательному входному выводу.

На фиг. 1 дана электрическа  схема фильтра; на фиг. 2 - графики токов и напр жений , по сн ющие работу фильтра.

Фильтр содержит дроссель с магнитопроводом 1, на котором расположена обмотка 2 с промежуточными отводами (в данном случае дл  отвода). К этим отводам и к началу обмотки сглаживани  дроссел  присоединены одни электроды полностью управл емых ключей 3-5, вторые электроды которых присоединены к положительному входному выводу 6, а управл ющие электроды присоединены к блоку 7 управлени . К концу обмотки дроссел  присоединена одна обкладка конденсатора 8, друга  обкладка которого подключена к отрицательному входному выводу 9, а параллельно с конденсатором 8 подключаетс  нагрузка.

Фильтр дл  сглаживани  пульсаций выпр мленного напр жени  работает следующим образом.

Если посто нно замкнут ключ 3, тогда из-за конечного значени  индуктивности дроссел  через него протекает ток ib со средним значением Id, имеющим пульсацию периодом Т, равным периоду основной гармоники выпр мленного напр жени  (фиг. 2). Сущность работы схемы состоит в том, что из-за электромагнитной инерции накопленна  в магнитном поле сглаживающего дроссел  энерги  Wm и магнитный- поток Фь а следовательно, и намагничивающа  сила дроссел  не могут измен тьс  скачкообразно. С другой стороны

F iWib, W - число витков обмотки сглаживающего дроссел , участвующее в работе в данЖгй момет, ib - мгновенное значение выпр мленного тока. Поэтому скачкообразное изменение W обуславливает скачкообразное изменение ib. По этой же причине пределы скачкообразного изменени  ток можно выбирать, выбира  число витков отдельных секций обмотки сглаживающего дроссел .

Коммутационна  функци  pi, р2 и рз ключей 3, 4, 5 соответственно приведена на фиг. 2. В промежуток времени ti ... iz, соответствующий максимальному выпр млённому току обычного Г-образного индуктивноемкостного фильтра, замкнут ключ 3 и подключены все витки W обмотки дроссел . В момент времени , когда выпр мленный ток 1ь уменьшаетс , замыкаетс  ключ

4, ключ 3 в то же врем  размыкаетс , и число витков обмотки уменьшаетс  на величину (W-Wi), где Wi - число витков обмотки сглаживающего дроссел , отключаемое ключом 4. Выпр мленный ток увеличиваетс  скачкообразно в Wf(W-Wi) раз. В момент з, когда значение выпр мленного тока гб приближаетс  к минимальному , замыкаетс  ключ 5 и ток /ь увеличиваетс  еще в (W-Wi)/(W-Wi-W2) раз,

где W - число витков обмотки дроссел , отключаемое ключом 5. Аналогично вышеприведенному в моменты t и скачкообразно увеличиваетс  число витков обмотки сглаживающего дроссел , и тем самым

скачкообразно уменьшаетс  выпр мленный ток.

Положительным свойством предлагаемого фильтра  вл етс  и то, что уменьшение пульсации секционированием обмотки дроссел  и переключением числа витков обмотки дроссел  не измен ет среднего значени  выходного напр жени  фильтра, как это характерно транзисторным фильтрам. Выбором подход щей коммутационной функции переключени  ключей получаетс  максимальное уменьшение двухкратной амплитуды пульсации выпр мленного тока в () раз. Одновременно увеличиваетс  частота пульсации в предельном случае в

() раз, что вызывает увеличение эф4 )ективности конденсатора. Учитыва , что масса и габариты блока управлени  и ключей незначительные по сравнению с дросселем и конденсаторной батареей, эффективность фильтрации при заданных габаритах и массе использованием секционированного дроссел  и полностью управл емых ключей увеличиваетс  при т 2 до 15 раз, а при т 3 в 28 раз.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР № 591884, кл. Н 02М 1/14, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 412658, кл. Н 02М 1/14, 1974 (прототип ).