Основные параметры выпрямителей

Силовая часть выпрямителя в общем случае состоит из следующих основных узлов (рис. 6.13): трансформатора Тр; блока силовых полупроводниковых ключей В; выходного фильтра Ф.

Выпрямитель и его основные силовые элементы характеризуются следующими параметрами:

- действующим значением входного напряжения (в большинстве случаев источником переменного тока является напряжение синусоидальной формы с угловой частотой со и действующим значением U);

- числом фаз m источника переменного тока;

- средним значением выходного напряжения Ud;

- средним значением выходного тока Id;

- коэффициентом пульсаций выходного напряжения Кпu, характеризующим переменную составляющую напряжения Uп на стороне постоянного тока;

- коэффициентом гармоник (искажения) по току Кгi — отношением действующего значения всех высших гармоник In к действующему значению основной (первой) гармоники периодической функции переменного тока Ii (входного тока выпрямителя);

- коэффициентом амплитуды (крест-фактор) входного тока Кm — отношением максимального (пикового) значения несинусоидального тока к действующему значению этого тока I;

- коэффициентом мощности  — отношением активной мощности, потребляемой выпрямителем Рвх, к полной мощности S, составляющими которой в общем случае являются активная, реактивная и мощность искажения. При синусоидальном входном напряжении U реактивная мощность Q1 определяется коэффициентом сдвига cos1 между входным напряжением и первой гармоникой тока, а мощность искажения Т зависит от коэффициента гармоник (искажения) тока Кг i.

Классификация выпрямителей.

Выпрямители обычно классифицируют: по мощности; напряжению; числу фаз напряжения, подаваемого на схему выпрямления; способу регулирования выходного напряжения; виду силовых электронных ключей.

Классификация по мощности и напряжению весьма условна. Обычно выпрямители по мощности различают: маломощные — до 1 кВт, средней мощности — до 100 кВт и мощные — свыше 100 кВт, а по напряжению: низкого — до 250 В, среднего — до 1000 В и высокого — свыше 1000 В.

По числу фаз первичной обмотки трансформатора выпрямители делятся на однофазные, трехфазные и многофазные.

Под схемой выпрямления, как правило, понимают схему соединения полупроводниковых элементов и трансформатора: с одним диодом (однофазный однополупериодный); со средней точкой (однофазный двухполупериодный и трехфазный); мостовые.

Отдельно выделяют класс выпрямителей с многофазной схемой выпрямления (шесть, двенадцать и более фаз вторичной обмотки трансформатора). Однако изготовление многофазных трансформаторов связано с конструктивными и технологическими трудностями, поэтому в большинстве случаев многофазные схемы получают путем последовательного или параллельного включения трехфазных выпрямителей, имеющих разные схемы соединения обмоток трансформаторов. Такие схемы называют многофазными эквивалентными или комбинированными.

В связи с повышением рабочих частот преобразования в целях улучшения массогабаритных показателей электронных устройств получили практическое применение, особенно в источниках вторичного питания, многозвенные структуры (схемы с непрямым преобразованием электроэнергии). В такой структуре переменное напряжение подается непосредственно (без входного трансформатора) на вентили выпрямителя, выходное напряжение которого преобразуется инвертором в переменный ток повышенной частоты и затем снова выпрямляется. Использование согласующего трансформатора повышенной частоты на выходе инвертора улучшает массогабаритные показатели выпрямителя в целом.

Иногда в качестве классификационного признака используется тип выходного фильтра (емкостной, индуктивный и др.), а также другие второстепенные признаки.

По способу регулирования в самом общем виде выпрямители разделяются на управляемые и неуправляемые. В управляемых выпрямителях основным регулируемым параметром, как правило, является среднее значение выходного напряжения Ud. Регулирование выходного напряжения может осуществляться:

- на стороне переменного тока;

- на стороне постоянного тока;

- непосредственным управлением ключевыми элементами схемы.

Неуправляемые выпрямители выполняются на диодах и не содержат каких-либо регулирующих устройств. Первые два способа реализуются введением в схемы регуляторов переменного или постоянного тока. Это позволяет регулировать напряжение в схеме на диодах.

Наибольшее распространение получил третий способ. Задержка момента подачи импульса приводит к соответствующей задержке включения тиристора и уменьшению среднего значения выходного напряжения. Современные системы управления выполняются, как правило, на основе микропроцессоров, программа которых определяет алгоритм формирования импульсов управления.

Следует отметить, что в выпрямителях большой мощности с глубоким регулированием выходного напряжения предпочитают использовать первый способ регулирования, так как он практически не влияет на коэффициент мощности и гармонический состав токов и напряжений. В отдельных случаях оказывается целесообразным комбинированное регулирование, сочетающее первый и третий способы.

Мощные выпрямители выполняются на основе комбинированных трехфазных схем, соединяемых последовательно при высоких напряжениях или параллельно для получения больших токов (рис. 6.14).

За последние годы начали активно развиваться многоуровневые схемы, которые по своей топологии близки к комбинированным.

Дата добавления: 2014-01-11