08.07.2024

Схема однофазного выпрямителя с нулевым выводом: Однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом — Студопедия

Содержание

Однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом — Студопедия

Однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом содержит трансформатор, вторичная обмотка которого имеет вывод от средней точки. Принципиальная схема выпрямителя и временная диаграмма, иллюстрирующая его работу, приведены на рис.3.4. Выходные обмотки относительно средней точки включены в противофазе. В этой схеме используются оба полупериода входного переменного напряжения, при этом обе половины вторичной обмотки трансформатора работают поочередно. Такой выпрямитель можно рассматривать как два однополупериодных, работающих на одну нагрузку. Для чисто активной нагрузки выпрямитель характеризуется следующими соотношениями между главными величинами:

1. Среднее значение выпрямленного напряжения:

.

Здесь U2 —действующее, a U2m, — амплитудное значение на вторичной полуобмотке трансформатора.

Следовательно, выражение значения вторичного напряжения в зависимости от выпрямленного, имеет вид:

Коэффициент фазной Э.Д.С. выпрямителя равен 1,11. КПД анодной цепи hа, учитывается при необходимости известным образом:

2. Коэффициент трансформации трансформатора при известном напряжении сети выбирается из соотношения:

3. Среднее значение выпрямленного тока Id

4. Среднее значение тока через вентиль и через вторичную обмотку

5. Действующее значение тока через вторичную обмотку и через вентиль

6. Амплитудное значение первичного тока и тока через вентиль.

7. Действующее значение тока в первичной обмотке



8. Обратное напряжение, прикладываемое к закрытому диоду, равно сумме напряжении двух полуобмоток

9. Разложив выходное выпрямленное напряжение в ряд Фурье, получим:

Отсюда находится значение коэффициента пульсации схемы двухполупериодного выпрямления

что значительно меньше, чем в однополупериодном выпрямителе. Частота пульсации равна удвоенной частоте питающей сети .

10. Расчетные мощности обмоток трансформатора:

Типовая мощность трансформатора

11. Коэффициент использования трансформатора по мощности

В двухполупериодной схеме выпрямление по сравнению с однополупериодной значительно уменьшена амплитуда пульсации, а частота их в два раза выше, что облегчает фильтрацию.

На практике наряду с чисто активной нагрузкой часто встречаются случаи, когда нагрузка имеет индуктивный или емкостный характер. Индуктивный характер нагрузки имеет место в случае работы выпрямителя на обмотку двигателя или на индуктивный фильтр. При индуктивном характере нагрузки ее индуктивность и активное сопротивление считается включенными последовательно (рис.3.5, а). Индуктивный характер нагрузки приводит к уменьшению действующего и амплитудного значения вторичного тока и тока через вентиль и при достаточно большой индуктивности


Мощности обмоток и типовая мощность трансформатора также станут меньше по сравнению с чисто активной нагрузкой:

Коэффициент использования трансформатора улучшается:

Обратное напряжение на вентиле останется без изменений так же, как и среднее значение выпрямленного напряжения:

На рис.3.5 б показано изменение формы выпрямленного напряжения (тока) через вентиль при индуктивном характере нагрузки. За счет Э.Д.С. самоиндукции, возникающей в индуктивности и препятствующей спаданию тока в вентиле, наблюдается интервал одновременной работы двух вентилей g, называется периодом коммутации. Чем меньше индуктивность нагрузки, а

также индуктивность рассеяния трансформатора, тем меньше угол коммутации g.

Для относительно маломощных источников питания, используемых в схемах информационной электроники, более типичным являются емкостный характер нагрузки, хотя бы потому, что большинство сглаживающих фильтров начинаются с емкости. Емкостный характер нагрузки приводит к сглаживанию выпрямленного тока и напряжения. При этом заряд и разряд емкости определяют импульсный режим работы схемы. На рис. 3.6 показана эквивалентная схема емкостной нагрузки (а) и диаграммы выпрямленного напряжения Ud, токов через вентили iа1, iа2 и обратного напряжения на одном из вентилей Uв1. Емкостная нагрузка рассматривается как параллельное соединение емкости нагрузки C и ее активного сопротивления Rн.

При достаточно большой емкости напряжение на выходе выпрямителя возрастает почти до амплитудного значения вторичного напряжения, так как емкость быстро заряжается до этого напряжения, а в промежутках между полупериодами выпрямленного напряжения не успевает значительно разрядиться:

.

Чем больше емкость C и чем больше активное сопротивление Rн, тем ближе к указанному значению R2m находится среднее значение выпрямленного напряжения.

Для отпирания диода в этом случае не достаточно только наличие положительной полуволны вторичного напряжения на полуобмотках U2–1, U2–2: надо, чтобы эти напряжения превысили напряжение Ud, определяющее потенциал катода. Ток через диод протекает в течение времени этого превышения — см. рис. 3.6, б.

Емкостный характер нагрузки приводит также к расширению интервала действия обратного напряжения на вентиле.

Коэффициент использования трансформатора уменьшится по сравнению с активной нагрузкой.

Амплитуда пульсации уменьшится, и тем больше, чем больше C и Rн:

Преимущество схемы выпрямления с нулевым выводом заключается в минимальном количестве диодов, используемых для двухполупериодного выпрямления, а недостаток — наличие двойной вторичной обмотки на трансформаторе. Указанное преимущество существенного лишь для очень мощных выпрямителей, в которых используются сильноточные диоды, оснащенные специальным оборудованием для их охлаждения. В маломощных выпрямителях чаще используется двухполупериодная мостовая схема выпрямления.

Схемы двухполупериодного выпрямления не обладают свойством вынужденного подмагничивания сердечника трансформатора, что является их преимуществом.

Однофазный выпрямитель с нулевым отводом — Мегаобучалка

ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

Структурная схема источников вторичного электропитания

Источниками вторичного электропитания называются устройства, предназначенные для преобразования энергии первичного источника электропитания, которым, в частности, является сеть переменного тока, в электрическую энергию питания различных видов потребителей этой энергии. Одним из таких потребителей энергии является электронная аппаратура, для которой, как правило, требуется постоянное напряжение высокой стабильности с определенным номинальным значением. Например, электронная аппаратура, использующая интегральные микросхемы, требует для своего питания постоянного напряжения низкого уровня (± 5 — ± 15 В) при стабильности (± 5 – 10)%. Источники вторичного питания электронной аппаратуры строятся с использованием электронных приборов.

 

Рисунок 6.1. Структурная схема и временные диаграммы

напряжения источников вторичного питания

на входе и выходе его узлов

 

Структурная схема типового источника вторичного электропитания электронной аппаратуры приведена на рис.6.1. Она включает сетевой трансформатор (Т), выпрямитель (В), фильтр пульсаций (Ф) и стабилизатор выходного напряжения (СН). На этом же рисунке показана последовательность преобразования сетевого напряжения. Стабилизатором осуществляется не только изменение напряжения сети до необходимого уровня, но и гальваническая изоляция нагрузки от силовой сети. Выпрямитель, который является основным узлом источника вторичного питания, обеспечивает однонаправленное протекание тока, характеризующегося определенным уровнем пульсаций. В качестве вентиля в нем используются электронные приборы, обладающие свойством односторонней проводимости. Фильтром ослабляются пульсации напряжений на выходе выпрямителя. С этой целью используются фильтры низких частот на базе пассивных, а иногда и активных элементов. Стабилизатор напряжения предназначен для устранения влияния на выходное напряжение источника вторичного электропитания внешних воздействий, к числу которых относятся изменения напряжения сети и параметров нагрузки. В состав источников вторичного питания также могут включаться различные вспомогательные элементы и узлы, предназначенные для контроля, автоматики и защиты.

В зависимости от вида источников первичного питания существуют однофазные и трехфазные выпрямители. Выпрямителями, которые называются управляемыми, также может осуществляться регулировка выпрямленного напряжения. Ниже рассматриваются схемы однофазных неуправляемых выпрямителей.

 

Однофазный выпрямитель с нулевым отводом

Схема однофазного выпрямителя с нулевым отводом от вторичной обмотки трансформатора представлена на рис. 6.2. В ее состав входит силовой трансформатор с расщепленной вторичной обмоткой, которая состоит из двух одинаковых половин. С каждой из половин этой обмотки снимаются напряжения, одинаковые по величине, но сдвинутые по фазе на 180° относительно нулевой точки, а также два диода Д1 и Д2.

 

Рисунок 6.2. Схема однофазного выпрямителя с нулевым отводом

Принцип работы выпрямителя рассматривается для случая активной нагрузки RH . При этом используются временные диаграммы напряжений и токов, которые приведены на рис.6.3. На рис.6.3,а и 6.3,б представлены временные зависимости подводимого от сети напряжения u1 , поступающего на первичную обмотку трансформатора, и напряжений u2-1 и u2-2 , снимаемых с каждой из половин вторичной обмотки. Для получения полного представления о работе выпрямителя вполне достаточно рассмотреть процессы, происходящие в выпрямителе в интервале фаз от 0 до , т.е. в течение одного периода подводимого напряжения.

 

Рисунок 6.3. Временные диаграммы, иллюстрирующие работу

однофазного выпрямителя с нулевым отводом

В интервале фаз 0÷ , когда на входе трансформатора действует положительный полупериод напряжения, на анод диода Д1 подается положительное напряжение, а на анод диода Д2 – отрицательное. Поэтому диод Д1 находится в открытом состоянии, а диод Д2 – в закрытом. Ток в таких условиях протекает через верхнюю половину вторичной обмотки трансформатора, диод Д1 и нагрузку RН. В нагрузке создается напряжение, временная зависимость которого при пренебрежении падением напряжения в открытом диоде совпадает с временной зависимостью напряжения u2-1, что иллюстрируется «положительной полуволной» на рис.6.3,в. Амплитуды напряжений и одинаковы.

В интервале фаз ÷ на входе трансформатора действует отрицательный полупериод напряжения, и в открытом состоянии находится диод Д 2, а в закрытом – диод Д 1. Ток протекает через нижнюю половину вторичной обмотки трансформатора, диод Д 2 и нагрузку. При этом направление тока в нагрузке будет таким же, как и в интервале фаз 0y . Следовательно, в интервале фаз ÷ напряжение в нагрузке имеет также положительную полярность. На рис. 6.3,в, где приведена временная зависимость напряжения на выходе выпрямителя, указаны номера диодов, через которые протекает ток в определенные полупериоды питающего напряжения.

Ток , протекающий через нагрузку, определяется законом Ома

. (6.1)

Он имеет такую же временную зависимость, что и напряжение (рис.6.3,г).

Как видно из рис.6.3,в и 6.3,г, напряжение и ток на выходе выпрямителя имеет вид импульсов положительной полярности. Разложение периодических функций и в ряд Фурье позволяет выделить постоянную и переменные составляющие напряжения и тока. Для потребителя выпрямленного напряжения важна постоянная составляющая, которую можно определить как среднее значение напряжения .

Поскольку период выпрямленного напряжения соответствует интервалу фаз шириной , внутри которого напряжение изменяется как функция синуса, для его постоянной составляющей можно записать:

, (6.2)

где — действующее значение напряжения, снимаемого с одной из половин вторичной обмотки трансформатора. Аналогичное соотношение может быть записано для постоянной составляющей выпрямленного тока:

. (6.3)

Амплитуда тока в нагрузке

. (6.4)

Значения постоянных составляющих выпрямленных напряжения и тока на рис. 6.3,в и 6.3,г представлены горизонтальными сплошными прямыми.

Диоды находятся в открытом и закрытом состоянии попеременно, а через каждый диод ток протекает в течение одного полупериода питающего напряжения, как показано на рис.6.3,д, е. Поэтому величина среднего тока диода вдвое меньше среднего тока нагрузки.

. (6.5)

Амплитудные значения токов в диодах и нагрузке одинаковы.

Когда диод закрыт, к нему приложено отрицательное напряжение, величина которого изменяется по синусоидальному закону, как показано на рис.6.3,ж для диода Д1. Амплитуда этого напряжения равна удвоенной величине амплитуды напряжения, снимаемого с одной из половин вторичной обмотки трансформатора, так как к закрытому диоду подводится напряжение с двух крайних отводов этой обмотки. Следовательно, максимальная величина обратного напряжения, которую должен выдерживать диод,

. (6.6)

 

Соотношения (6.5) и (6.6) используются при выборе типа диода, который предполагается применить в выпрямителе.

Качество выпрямленного напряжения оценивается параметром, называемым коэффициентом пульсации , который определяется как отношение амплитуды -ой гармоники выпрямленного напряжения к значению постоянной составляющей напряжения . Величины амплитуд гармонических составляющих напряжения определяются разложением в ряд Фурье функции

 

 

Наибольшую амплитуду имеет первая гармоника, для которой коэффициент пульсации

(6.8)

При частоте сети = 50 Гц частота первой гармоники на выходе выпрямителя составляет 100 Гц.

 

Однофазные схемы выпрямления — Студопедия

При небольшой мощности нагрузки (до нескольких сотен ватт) преобразование переменного тока в постоянный осуществляют с помощью однофазных выпрямителей, питающихся от одно­фазной сети переменного тока. Такие выпрямители предназначе­ны для питания постоянным током различных устройств про­мышленной электроники, обмоток возбуждения двигателей постоянного тока небольшой и средней мощности и т.д.

Однофазная однополупериодная схема выпрямления

Сущность процесса выпрямления рассмотрим на примере простейшей однофазной однополупериодной (однотактной) схемы выпрямления. В этой схеме (рисунок 76) трансформатор имеет одну вторичную обмотку, напряжение u2которой изме­няется по синусоидальному закону. Ток в цепи нагрузки проходит только в положительные полупериоды, когда точка а вторичной обмотки, к которой присоединен анод вентиля V1, имеет положительный потенциал относительно точ­ки b, к которой через нагрузку присоединен катод.

В результа­те напряжение u2оказывается приложенным к резистору Rd, через который начинает протекать ток нагрузки id.

Поскольку при активной нагрузке ток по фазе совпадает с напряжением, вентиль V1 будет пропускать ток до тех пор, пока напряжение u2 не снизится до нуля. В отрицательные полупериоды (интервал времени t1 – t2 на рис. 76) к вентилю V1 прикладывается все напряжение источника U2. Оно является для диода обрат­ным, и он будет закрыт.

Таким образом, на резисторе Rd будет пульсирующее напря­жение udтолько одной полярности, т.е. выпрямленное напряжение, которое будет описываться положительными полуволнами напряжения u2 вторичной обмотки трансформато­ра Т. Ток в нагрузке id проходит в одном направлении, но име­ет также пульсирующий характер и представляет собой выпрямленный ток.



Рисунок 76 — Однофазный однополупериодный выпрямитель: схема и диаграммы напряжений и токов на элементах схемы

Выпрямленные напряжения udи ток id содержат постоянную (полезную) составляющую Ud, Id и переменную составля­ющую (пульсации). Качественная сторона работы выпрямителя оценивается соотношениями между полезной со­ставляющей и пульсациями напряжения и тока. Коэффициент пульсаций данной схемы составляет 1,57.

Для однополупериодной схемы справедливы следующие соотношения между напряжениями, токами и мощностями в отдельных элементах вы­прямителя по отношению к соответствующим средним значениям на нагрузке.


Среднее за период значение выпрямленного напряжения при идеаль­ных вентилях и трансформаторе

Ud = 0,45 U2

Максимальное значение обратного напряжения на вентиле

Uобр.max = √2U2 = 3,14Ud

где U2 — действующее значение напряжения вторичной обмотки тран­сформатора Т

Среднее значение тока, протекающего через вентиль и нагрузку

Iв.ср= Id= Im,

где Im = Um/Rd — амплитуда тока цепи.

Действующее значе­ние тока цепи

I2 = Im /2

Таким образом, в однополупериодной схеме выпрямления среднее значение выпрямленного тока в π раз меньше его амплитуды, а действу­ющее значение — в 2 раза меньше амплитуды тока.

Средняя мощность, отдаваемая в нагрузку, определяется

Pd = UdId

Расчетную (типовую) мощность Sт трансформатора, определяющую его габариты, можно представить как полусумму расчетных мощностей первичной S1 = U1I1 и вторичной S2 = U2I2 обмоток, т.е.

Sт = (S1 + S2) /2 = 3,09Pd

Следовательно, расчетная мощность трансформатора, работающего на выпрямитель, больше мощности в нагрузке в 3,09 раза, так как во вто­ричной обмотке проходит несинусоидальный ток, имеющий постоянную и переменные составляющие, а в первичной обмотке кроме тока основной частоты f1— токи высших гармоник. По отношению к сети питания эти токи являются реактивными и, не создавая полезной мощ­ности, лишь нагревают обмотки трансформатора выпрямителя. Наличие во вторичной обмотке постоянной составляющей тока Id увеличивает степень насыщения магнитпровода трансформатора, что вызывает воз­растание тока холостого хода, и как следствие этого возникает необхо­димость в завышении расчетной мощности трансформатора.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора определяется формулой

I2 = 1,57Id

Действующее значение напряжения вторичной обмотки

U2 = 2,22Ud

Действующее значение тока первичной обмотки с учетом коэффициен­та трансформации трансформатора n = U1/U2равно

I1 = I2/n

Недостатки этой схемы выпрямления следующие: плохое ис­пользование трансформатора, большое обратное напряжение на вентилях, большой коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

Достоинства выпрямителя: простота схемы и пи­тающего трансформатора; применяется только один вентиль или одна группа последовательно соединенных вентилей.

Двухполупериодная однофазная схема со средней точкой

Схема (рис. 77) состоит из трансформатора Т, имеющего одну первичную и две последовательно соединенные вторичные обмотки с выводом общей (нулевой) точки у этих обмоток. Коэффициент трансформации nопределяется отноше­нием U1/U2,где U2 — напряжение каждой из вторичных обмо­ток (фазные напряжения), сдвинутые относительно друг друга на 180°.

Свободные концы вторичных обмоток а и Ь присоединяются к анодам вентилей V1 и V2, катоды которых соединяются вместе. Нагрузка Rdвключается между катодами вентилей, ко­торые являются положительным полюсом выпрямителя, и нуле­вым выводом 0 трансформатора, который служит отрицатель­ным полюсом.

Рисунок 77 — Однофазный двухполупериодный выпрямитель со средней точкой: схема и диаграммы напряжений и токов на элементах схемы

Вентили в этой схеме, как и вторичные обмотки трансформа­тора, работают поочередно, пропуская в нагрузку ток при по­ложительных значениях анодных напряжений u2a и u2b.

Действительно, при изменении напряжения в точках а и b, в тот полупериод, когда напряжение в обмотке положительно, ток проводит вентиль V1, анод ко­торого положителен по отношению к катоду, связанному через резистор Rdс точкой 0 вторичных обмоток. Анод вентиля V2, так же как вывод b обмотки 0b, в этот полупериод (t0-t1) отрицателен по отношению к нулевому выводу 0 и, следователь­но, тока не пропускает.

В следующий полупериод (интервал времени t1-t2 на рис. 77), когда напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора изменяют свою полярность на обратную, ток бу­дет пропускать вентиль V2. Врезультате к нагрузке Rdбудет те­перь приложено напряжение u2b, а ток id будет равен току iв2 вентиля V2. Вентиль V1 выключится, так как к нему будет при­ложено обратное напряжение. Спустя полупериод, начиная с момента времени t2, процесс повторяется: ток будет прово­дить вентиль V1, а вентиль V2 выключится и т.д.

Ток idв нагрузке все время течет в одном направлении — от катодов вентилей к нулевой точке 0 вторичных обмоток тран­сформатора, и на резисторе Rd появляется выпрямленное пуль­сирующее напряжение uсодержащее постоянную и перемен­ную составляющие.

Для однофазной нулевой схемы справедливы следующие соотношения между напряжениями, токами и мощностями в отдельных элементах вы­прямителя.

Среднее значение выпрямленного напряжения

Ud = 0,9U2,

где U2 — действующее значение напряжения на вторичной полуобмотке,

U2 = 1,11 Ud

Среднее значение выпрямленного тока в нагрузке

Id = Ud/Rd

Среднее значение тока через каждый вентиль в 2 раза меньше тока Id, проходящего через нагрузку, т.е.

Iв.ср = 0,5Id

Действующее значение тока вентиля Iв равно действующему значению тока вторичной обмотки трансформатора I2 и определяется формулой

I2 = 1,57 Iв.ср

Вентиль, не работающий в отрицательную часть периода, оказывается под воздействием обратного напряжения, равного двойному фазному напряжению 2U2. Максимальное значение обратного напряжения

Uобр.max = 2√2U2 = 3,14Ud

Действующее значение тока первичной обмотки с учетом коэффи­циента трансформации n,выраженное через ток Id,

I1 = √2 I2/n = 1.11 Id/n

Расчетные мощности обмоток трансформатора определяют по произ­ведениям действующих значений токов и напряжений: S1 = U1I1 = 1,23 Pd и S2 = 2U2I2= 1,74Pd, а типовую мощность — как полусум­му мощностей S1 и S2, т.е.

ST = (S1 + S2)/2 = 1,48Pd

Оценка качества выпрямленного напряжения производится посредством коэффициента пульсации, который представляет собой отношение амплитуды первой (основной) гармонической Ud1m, как наибольшей из всех остальных к среднему значению напряжения Udи определяется по формуле

q = Ud1m / Ud = 2/(m2 -1)

где m — число фаз выпрямления, т.е. число полуволн выпрям­ленного напряжения, приходящихся на один период переменно­го тока, питающего выпрямитель.

Для рассматриваемой схемы частота первой гармоники пуль­сации fn1 = 2fпри частоте питающей сети fc = 50 Гц состав­ляет 100 Гц. Подставляя в последнею формулу m = 2, определяем коэффици­ент пульсации: q = 0,67.

Однофазная мостовая схема

Состоит из трансформатора Т сдвумя обмотками и четырех диодов V1 — V4, соединенных по схеме моста (рисунок 78, а). К одной диагонали моста (точки 1,3) присоединяется вторичная обмотка, а в другую (точки 2, 4) включается нагрузка Rd. Общая точка катодов вентилей V1 и V2 является положительным полюсом выпрямителя, а отрица­тельным — точка связи анодов вентилей V3 и V4.

Вентили в этой схеме работают парами поочередно. В положи­тельный полупериод напряжения uсоответствующая поляр­ность которого обозначена без скобок, проводят ток вентили V1 и V3, а к вентилям V2 и V4 прикладывается обратное напряжение, и они закрыты. В отрицательный полупериод напря­жения u2 будут проводить ток вентили V2 и V4, а вентили VI и V3 закрыты и выдерживают обратное напряжение uобр = u2.

Рисунок 78 — Однофазный мостовой выпрямитель:

а — схема включения; б и в — временные диаграммы напряжений и токов на элементах схемы

Далее указанные процессы периодически повторяются. Диаг­раммы токов и напряжений на элементах схемы (рис. 78, в) будут такими же, как для однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой.

Ток idвнагрузке проходит все время в одном направле­нии — от соединенных катодов диодов VI и V2 к анодам дио­дов V3 и V4. Ток I2 во вторичной обмотке трансформатора (рисунок 78, б) меняет свое направление каждые полпериода и будет синусоидальным. Постоянной составляющей тока во вторичной обмотке нет. Следовательно, не будет подмагничивания сердеч­ника трансформатора постоянным магнитным потоком. Ток i1 в первичной обмотке трансформатора также синусоидальный.

Средние значения выпрямленного напряжения Udи тока Iв.ср через вентиль в этой схеме получаются такими же, как и в двухполупериодной схеме с нулевой точкой.

Обратное напряжение, приложенное к закрытым вентилям, определяется напряжением U2вторичной обмотки трансформа­тора, так как не работающие в данный полупериод вентили ока­зываются присоединенными ко вторичной обмотке трансформа­тора Т через два других работающих вентиля, падением напря­жения в которых можно пренебречь. Следовательно,

Uобр.max = √2U2 = 1,57Ud

Токи во вторичной и первичной обмотках трансформатора определяются по формулам

I2 = U2/Rd I1 = I2/n

Типовая мощность трансформатора

ST = 1,23Pd

На рисунке 79 также представлена однофазная мостовая схема, аналогичная рассмотренной. Чаще всего именно так изображается мостовое включение выпрямительных диодов.

 
 

 

Рисунок 79 – Схема однофазного мостового выпрямителя

Сравним достоинства двухполупериодных однофазных схем выпрямления.

Однофазная нулевая схема:

1) Число вентилей в 2 раза меньше, чем в однофазной мосто­вой.

2) Потери мощности в выпрямителе будут меньше, так как в нулевой схеме ток проходит через один вентиль, а в мостовой — последовательно через два.

Однофазная мостовая схема:

1) Амплитуда обратного напряжения на вентилях в 2 раза меньше, чем в нулевой схеме.

2) Вдвое меньше напряжение (число витков) вторичной обмотки трансформатора при одинаковых значениях напряжения Ud

3) Трансформатор имеет обычное исполнение, так как нет вы­вода средней точки на вторичной обмотке.

4) Расчетная мощность трансформатора на 25% меньше, чем в нулевой схеме, следовательно, меньше расходуется меди и железа, меньше будут размеры и масса.

Данная схема выпрямителя может работать и без трансфор­матора, если напряжение сети U1 подходит по значению для по­лучения необходимого напряжения Udи не требуется изоляции цепи выпрямленного тока от питающей сети.

Трёхфазные схемы выпрямления

Питание постоянным током потребителей средней и большой мощности производится от трехфазных выпрямителей, применение которых снижает загрузку вентилей по току, уменьшает коэффициент пульсаций и повы­шает частоту пульсации выпрямленного напряжения, что облег­чает задачу его сглаживания.

Трехфазная схема выпрямления с нулевым выводом (или трехфазная нулевая)

К сети трехфазного тока подключен тран­сформатор Т, три первичные обмотки которого могут быть сое­динены в звезду или треугольник, вторичные обмотки — только в звезду (рисунок 80, а). Свободные концы а, Ь, с каждой из фаз вторичной обмотки присоединяются к анодам вентилей VI, V2, V3. Катоды вентилей соединяются вместе и служат положи­тельным полюсом для цепи нагрузки Rd, а нулевая точка 0 вторичной обмотки трансформатора — отрицательным полюсом.

Рисунок 80 — Трехфазный выпрямитель с нулевой точкой:

а — схема соединения обмоток трансформатора и вентилей;

6 — г- диаграммы напряжений и токов на элементах

Из временной диаграммы на рисуноке 80 видно, что напряжения u2a,u2b,u сдвинуты по фазе на одну треть периода (Т/3или 120°) и в течение этого интервала напряжение одной фазы выше напряжения двух других фаз относительно нулевой точки трансформатора. Ток через вентиль, связанную с ним вторич­ную обмотку и нагрузку будет протекать в течение той трети периода, когда напряжения в данной фазе больше, чем в двух других. Работающий вентиль прекращает проводить ток тогда, когда потенциал его анода становится ниже общего потенциала катодов, и к нему прикладывается обратное напряжение.

Переход тока от одного вентиля к другому (коммутация то­ка) происходит в момент пересечения кривых фазных напряже­ний (точки а, б, в и г на рис. 80, б). Выпрямленный ток idпроходит через нагрузку Rd непрерывно (рис. 80, в).

Напряжение udна выходе выпрямителя в любой момент вре­мени равно мгновенному значению напряжения той вторичной обмотки, в которой вентиль открыт, и выпрямленное напряже­ние представляет собой огибающую верхушек синусоид фазных напряжений u трансформатора Т.

Следовательно, анодный ток будет иметь форму прямо­угольника с основанием Т/3, ограниченного сверху отрезком си­нусоиды. На рисунке 80, г изображен ток фазы а, токи фаз б и с изображаются подобными кривыми, сдвинутыми на 120° от­носительно друг друга.

Для трехфазной нулевой схемы выпрямления характерны следующие соотношения между напряжениями, токами и мощностями в отдельных элементах выпрямителя.

Среднее значение выпрямленного напряжения

Ud = 1,17U,

где U — действующее значение фазного напряжения на вторичной об­мотке трансформатора.

Выпрямленное напряжение udсодержит постоянную составляющую Udи наложенную на нее переменную составляющую, имеющую трехкратную частоту по отношению к частоте сети. Коэффициент пульса­ций напряжения на выходе выпрямителя

q = 2/(m2 -1) = 2/(32 -1) = 0,25

Обратное напряжение Uобр приложенное к неработающему вентилю, равно междуфазному (линейному) напряжению вторичных обмоток тран­сформатора, так как анод закрытого вентиля присоединен к одной из фаз, а катод через работающий вентиль присоединен к другой фазе вто­ричной обмотки Т. На рисунок 80, г показана кривая обратного напряжения Uобр между анодом и катодом вентиля V1.

Максимальное значение Uобр равно амплитуде линейного напряжения на вторичных обмотках трансформатора, т.е.

Uобр.max = √3 √2 U = 2,09Ud

Каждый вентиль в данной схеме работает 1 раз за период в течение Т/3. Следовательно, среднее значение тока через вентиль в 3 раза меньше тока нагрузки, т.е.

Iв.ср = (1 /3)Id

Действующее значение токов во вторичной обмотке I2 и вентиля Iв,д определяется формулой

I2 = Iв,д = √3Iв.ср = 0,585 Id

Таким образом, в данной схеме токи вторичных обмоток имеют пуль­сирующий характер и содержат постоянные составляющие.

Среднее значение тока через каждый вентиль в 3 раза меньше тока Id

Iв.ср = 0,33Id

При одинаковом числе фаз первичной и вторичной обмоток трансфор­матора и одинаковых схемах соединения обмоток (звез­да-звезда) действующее значение первичного фазного тока I1меньше при­веденного значения вторичного фазного тока I2, так как в кривой тока первичной обмотки отсутствует постоянная составляющая, которая не трансформируется, т.е.

I1 ≈ 1/n 0,47Id

Поочередное прохождение однонаправленных токов по вторичным об­моткам трансформатора, которые не полностью компенсируются токами первичной обмотки, создает в стержнях сердечника поток Фо одного на­правления, значение которого составляет 20-25% основного магнитно­го потока Фв трансформатора и который изменяется с тройной частотой в соответствии с пульсацией анодного тока.

На­личие потока однонаправленного или вынужденного подмагничивания Фо в сердечнике приводит к увеличению тока холостого хода, в резуль­тате чего сердечник трансформатора насыщается, а в стальной арматуре возникают дополнительные тепловые потери. Помимо насыщения сердеч­ника трансформатора такой поток приводит к значительному возраста­нию падения напряжения в обмотках, что вызывает резкое уменьшение среднего значения выпрямленного напряжения.

Устранить эти нежелательные явления можно либо увеличением сече­ния сердечника трансформатора, а следовательно, и типовой мощности трансформатора, либо уменьшением амплитуды основного потока Фв. При заданной мощности трансформатора это приводит к увеличению раз­меров магнитной системы и влечет за собой повышение не только массы стали, но и массы обмоток трансформатора, поскольку с повышением пе­риметра сечения сердечника растет и средняя длина витка у обмоток.

Типовая мощность трансформатора при соединении вторичных обмо­ток в звезду

Sт = (S1 + S2) /2 = 1,35Pd

Трехфазная мостовая схема выпрямления

Выпрямитель в данной схеме состоит их трансформатора, первичные и вторич­ные обмотки которого соединяются в звезду или треугольник, и шести диодов, которые разделены на две группы (рис. 81, а):

1) катодную, или нечетную (диоды V1, V3 и V5), в которой электрически связаны катоды вентилей и общий вы­вод их является положительным полюсом для внешней цепи, а аноды присоединены к выводам вторичных обмоток тран­сформатора;

2) анодную, или четную (диоды V2, V4 и V6), в ко­торой электрически связаны между собой аноды вентилей, а катоды соединяются с анодами первой группы.

Общая точка связи анодов является отрицательным полюсом для внешней цепи. Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей, т.е. к диагонали выпрямленного моста.

Катодная группа вентилей повторяет режим работы трехфаз­ной нулевой схемы. В этой группе вентилей в течение каждой трети периода работает вентиль с наиболее высоким потенциа­лом анода (рис. 81, 6). В анодной группе в данную часть периода работает тот вентиль, у которого катод имеет наиболее отрица­тельный потенциал по отношению к общей точке анодов.

Вентили катодной группы открываются в момент пересече­ния положительных участков синусоид (точки а, 6, в и г на рис. 81, 6), а вентили анодной группы — в момент пересечения отрицательных участков синусоид (точки к, л, м и н). Каждый из вентилей работает в течение одной трети периода (Т/3, или 2π/3).

Рисунок 81 — Трехфазная мостовая схема выпрямителя:

а — схема соединения элементов; б — в-временные диаграммы на­пряжений и токов

При мгновенной коммутации тока в трехфазной мостовой схеме в любой момент времени проводят ток два вентиля — один из катодной, другой из анодной группы, при этом любой вентиль одной группы работает поочередно с двумя вентилями другой группы, соединенными с разными фазами вторичной обмотки (рис. 81, г и д). Иными словами, проводить ток будут те два накрест лежащих вентиля выпрямительного моста, между которыми действует в проводящем направлении наибольшее линейное напряжение u. Например, на интервале времени t1 – t2ток проводят вентили V1, V6, на интервале t2 — t3—вен­тили V1, V2, на интервале t3 – t4 — вентили V3, V2 и т.д. Та­ким образом, интервал проводимости каждого вентиля состав­ляет 2π/3, или 120° (рис. 81, е), а интервал совместной ра­боты двух вентилей равен π/3, или 60°. За период напряжения питания Т = 2πпроисходит шесть переключений вентилей (шесть тактов), в связи с чем такую схему выпрямления часто называют шестипульсной.

Следует отметить, что нумерация вентилей в данной схеме не носит случайный характер, а соответствует порядку их вступле­ния в работу при условии соблюдения фазировки трансформа­тора. Через каждую фазу трансформато­ра ток i2 будет проходить в течение 2/3 периода: 1/3 периода — положительный и 1/3 — отрицательный. Ток idв нагрузке все время проходит в одном направлении. Контур тока нагрузки при открытых вентилях V1 и V6 показан на схеме (рис. 81, а) тонкой черной линией.

Выпрямленное напряжение ud в этой схеме описывается верх­ней частью кривых междуфазных (линейных) напряжений (рис. 81, е). Частота пульсаций кривой ud равна 6f1,коэффи­циент пульсаций напряжения на выходе выпрямителя

q = 2/(m2 -1) = 2/(62 -1) = 0,25= 0,057

Обратное напряжение на закрытом вентиле определяется разностью потенциалов его катода и анода. Максимальное зна­чение обратного напряжения на вентиле в трехфазной мостовой схеме равно амплитуде линейного напряжения вторичной обмот­ки трансформатора, т.е. Uo6p.max = √2 U = 1,05 Ud.При открытом состоянии двух вентилей выпрямительного моста другие четы­ре вентиля закрыты приложенным к ним обратным напряже­нием. Выпрямленный ток id при работе на чисто активную нагруз­ку полностью повторяет кривую напряжения ud.

Напряжение на нагрузке по сравнению с трехфазной схемой с нулевым выводом получается вдвое большим. Это объясняется тем, что трехфазная мостовая схема выпрямителя представляет собой как бы две трехфазные схемы с нулевым выводом, выходы которых вклю­чены последовательно. Это сокращает число витков вторичных обмоток трансформатора и снижает требования к изоляции.

U2 = π/3√6 = 0,425Ud

Среднее значение тока через каждый вентиль в 3 раза меньше тока Id

Iв.ср = 0,33Id

Токи во вторичной и первичной обмотках трансформатора определяются по формулам

I2 = Iв,д = √(2/3) = 0,585Id I1 = I2/n

Типовая мощность трансформатора

ST = π/3 Pd = 1,045Pd

Однофазная схема с нулевым выводом (двухполупериодная)

Схема выпрямителя
представляет собой сочетание двух
однополупериодных выпрямителей,
работающих на общую нагрузку.

На рисунке
представлены графики зависимостей для
токов и напряжений цепей.

На
интервале времени [0;]
потенциал точки а – положительный, а
точки б – отрицательный, поэтому диодVD1 – открыт и через него
протекает ток. Напряжение, снимаемое
с верхней обмотки трансформатора
прикладывается к нагрузке. В моментпроисходит перекоммутация сVD1
наVD2, т.к. отрицательный
потенциал прикладывается к катодуVD2.
Таким образом через нагрузку ток
протекает в одном и том же направлении
в течение одного периода.

Достоинства
схемы выпрямления: за счет малого числа
коммутируемых элементов уменьшаются
потери в выпрямительном звене, что
позволяет использовать схему при высоком
токе нагрузки. Существует возможность
размещения полупроводников на одном
радиаторе без изолятора.

Недостатки
схемы выпрямления: при отключении диода
за счет наведения ЭДС с работающей
полуобмотки в неработающую происходит
удвоение напряжения, прикладываемого
к диоду в закрытом состоянии. Это не
позволяет использовать схему при высоких
уровнях выпрямленного напряжения. Кроме
того на каждом такте участвует в работе
только одна из полуобмоток, что ухудшает
использование трансформатора. С точки
зрения качественных показателей (К0п)
данная схема не отличается от однофазной
мостовой схемы выпрямления.

Основные соотношения
для схемы выпрямителя:

.

Под
габаритной мощностью трансформатора
понимаем полусумму мощностей всех
обмоток трансформатора, поэтому с учетом
2-х полуобмоток трансформатора в уравнение
для Pmр
во втором слагаемом появляется
множитель, равный 2. ТокIапротекает в течение одного полупериода
и имеет синусоидальную форму, поэтому
дополнительно появляется множитель,
равный(поскольку).
В однофазной мостовой схеме выпрямителяKтр= 1,23,что используется
в уравнение дляPтр.
Тогда, для двухполупериодной схемы
имеем

Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом (трехфазный однополупериодный)

Данная
схема содержит трехфазный трансформатор
Tи три диода. Нагрузка
включается между точкой соединения
диодов и нулевым выводом.

На
рисунке представлены графики зависимостей
для токов и напряжений различных цепей
схемы выпрямления.

На
интервале времени [t1;t2]
фаза “a” имеет наибольший
потенциал по сравнению с другими фазами
относительно нулевой точки трансформатора
, поэтому диодVD1 находится
в открытом состоянии и через него
протекает ток. На нагрузке напряжение
изменяется по закону огибающей фазы
“a”.

В момент t2происходит перекоммутация сVD1
наVD2, т.к. потенциал фазы
“b” становится наибольшим
по отношению к нулевой точке. К нагрузке
прикладывается фазное напряжение.

На
интервале времени [t2;t3] к первому диоду
прикладывается линейное напряжение
между фазами “b” и “a”
и он находится в закрытом состоянии.

В момент t3прикладывается линейное напряженияUca,
так как происходит переключение вентилей
(сVD2 наVD3).

К
недостатком этой схемы можно отнести:

  • Высокий
    уровень обратного напряжения (среднее
    напряжение – фазное, обратное –
    линейное), что не позволяет использовать
    данную схему при повышенных уровнях
    напряжения.

  • Ток во
    вторичной цепи трансформатора протекает
    в течение одной третьей части периода
    и имеет одностороннее направление, что
    увеличивает габаритные размеры
    трансформатора. Для исключения
    подмагничивания сердечника необходимо
    делать запас по намагниченности
    (уменьшать значение Bm),
    что приводит к дополнительному увеличению
    габаритов трансформатора. Иногда в
    сердечник трансформатора вводят
    воздушный зазор.

  • Более низкие
    качественные показатели (Kп ,K0) по
    сравнению с двухполупериодной схемой
    выпрямления.

  • Индуктивность
    рассеяния трансформатора влияет на
    форму выпрямленного напряжения, что
    является ограничением по мощности. При
    этом снижается уровень выпрямленного
    напряжения, и возрастают пульсации.

  • С точки зрения
    монтажа схемы – исключена возможность
    соединения вторичной цепи треугольником
    из за нулевого вывода.

Достоинствами
схемы выпрямления являются:

  • более высокие
    токи нагрузки по сравнению с двухтактной
    схемой (малые потери из-за того, что в
    работе участвует один вентиль в любой
    момент времени).

Двухпульсовая нулевая и мостовая схемы выпрямления однофазного тока

Двухполупериодный выпрямитель с нулевой точкой.

Принципиальная схема и осциллограммы напряжения в различных точках выпрямителя приведены на рисунке.

U2 — Напряжение на одной половине вторичной обмотки трансформатора

Uн – Напряжение на нагрузке.

Uн0 – Напряжение на нагрузке при отсутствии конденсатора.

В этом выпрямителе используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора(или одну со средней точкой).

Практически схема представляет собой два однополупериодных выпрямителя, имеющих два разных источника и общую нагрузку. В одном полупериоде переменного напряжения ток в нагрузку проходит с одной половины вторичной обмотки через один вентиль, в другом полупериоде — с другой половины обмотки, через другой вентиль.

Преимущество: Эта схема выпрямителя имеет в 2 раза меньше пульсации по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций может быть в 2 раза меньше.

Недостатки: Более сложная конструкция трансформатора и нерациональное использование в трансформаторе меди и стали.

Однофазная мостовая схема

Состоит из трансформатора Т сдвумя обмотками и четырех диодов V1 — V4, соединенных по схеме моста (рисунок 78, а). К одной диагонали моста (точки 1,3)присоединяется вторичная обмотка, а в другую (точки 2, 4) включается нагрузка Rd. Общая точка катодов вентилей V1 и V2 является положительным полюсом выпрямителя, а отрица­тельным — точка связи анодов вентилей V3 и V4.



Вентили в этой схеме работают парами поочередно. В положи­тельный полупериод напряжения u2соответствующая поляр­ность которого обозначена без скобок, проводят ток вентили V1 и V3, а к вентилям V2 и V4 прикладывается обратное напряжение, и они закрыты. В отрицательный полупериод напря­жения u2 будут проводить ток вентили V2 и V4, а вентили VI и V3 закрыты и выдерживают обратное напряжение uобр = u2.

Рисунок 78 — Однофазный мостовой выпрямитель:

а — схема включения; б и в — временные диаграммы

напряжений и токов на элементах схемы

Далее указанные процессы периодически повторяются. Диаг­раммы токов и напряжений на элементах схемы (рис. 78, в) будут такими же, как для однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой.

Ток idвнагрузке проходит все время в одном направле­нии — от соединенных катодов диодов VI и V2 к анодам дио­дов V3 и V4. Ток I2 во вторичной обмотке трансформатора (рисунок 78, б) меняет свое направление каждые полпериода и будет синусоидальным. Постоянной составляющей тока во вторичной обмотке нет. Следовательно, не будет подмагничивания сердеч­ника трансформатора постоянным магнитным потоком. Ток i1 в первичной обмотке трансформатора также синусоидальный.


Средние значения выпрямленного напряжения Udи тока Iв.ср через вентиль в этой схеме получаются такими же, как и в двухполупериодной схеме с нулевой точкой.

Обратное напряжение, приложенное к закрытым вентилям, определяется напряжением U2вторичной обмотки трансформа­тора, так как не работающие в данный полупериод вентили ока­зываются присоединенными ко вторичной обмотке трансформа­тора Т через два других работающих вентиля, падением напря­жения в которых можно пренебречь. Следовательно,

Uобр.max = √2U2 = 1,57Ud

Токи во вторичной и первичной обмотках трансформатора определяются по формулам

I2 = U2/Rd I1 = I2/n

Типовая мощность трансформатора

ST = 1,23Pd

На рисунке 79 также представлена однофазная мостовая схема, аналогичная рассмотренной. Чаще всего именно так изображается мостовое включение выпрямительных диодов.

 
 

Рисунок 79 – Схема однофазного мостового выпрямителя

Сравним достоинства двухполупериодных однофазных схем выпрямления.

Однофазная нулевая схема:

1) Число вентилей в 2 раза меньше, чем в однофазной мосто­вой.

2) Потери мощности в выпрямителе будут меньше, так как в нулевой схеме ток проходит через один вентиль, а в мостовой — последовательно через два.

Однофазная мостовая схема:

1) Амплитуда обратного напряжения на вентилях в 2 раза меньше, чем в нулевой схеме.

2) Вдвое меньше напряжение (число витков) вторичной обмотки трансформатора при одинаковых значениях напряжения Ud

3) Трансформатор имеет обычное исполнение, так как нет вы­вода средней точки на вторичной обмотке.

4) Расчетная мощность трансформатора на 25% меньше, чем в нулевой схеме, следовательно, меньше расходуется меди и железа, меньше будут размеры и масса.

Данная схема выпрямителя может работать и без трансфор­матора, если напряжение сети U1 подходит по значению для по­лучения необходимого напряжения Udи не требуется изоляции цепи выпрямленного тока от питающей сети.

Ликбез КО. Лекция №1 Схемы выпрямления электрического тока.

Схемы выпрямления электрического тока.

Выпрямитель электрического тока – электронная схема, предназначенная для преобразования переменного электрического тока в постоянный (однополярный) электрический ток.

В полупроводниковой аппаратуре выпрямители исполняются на полупроводниковых диодах. В более старой и высоковольтной аппаратуре выпрямители исполняются на электровакуумных приборах – кенотронах. Раньше широко использовались – селеновые выпрямители.

Для начала вспомним, что собой представляет переменный электрический ток. Это гармонический сигнал, меняющий свою амплитуду и полярность по синусоидальному закону.

В переменном электрическом токе можно условно выделить положительные и отрицательные полупериоды. Всё то, что больше нулевого значения относится к положительным полупериодам (положительная полуволна – красным цветом), а всё, что меньше (ниже) нулевого значения – к отрицательным полупериодам (отрицательная полуволна – синим цветом).

Выпрямитель, в зависимости от его конструкции «отсекает», или «переворачивает» одну из полуволн переменного тока, делая направление тока односторонним.

Схемы построения выпрямителей сетевого напряжения можно поделить на однофазные и трёхфазные, однополупериодные и двухполупериодные.

Для удобства мы будем считать, что выпрямляемый переменный электрический ток поступает с вторичной обмотки трансформатора. Это соответствует истине и потому, что даже электрический ток в домашние розетки квартир домов приходит с трансформатора понижающей подстанции. Кроме того, поскольку сила тока – величина, напрямую зависящая от нагрузки, то при рассмотрении схем выпрямления мы будем оперировать не понятием силы тока, а понятием – напряжение, амплитуда которого напрямую не зависит от нагрузки.

На рисунке изображена схема и временная диаграмма выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем.

Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

Uср = Umax / π = 0,318 Umax

где: π — константа равная 3,14.

Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.

Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.

Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

Если ток вторичной обмотки трансформатора течёт по направлению от точки «А» к точке «В», то далее от точки «В» ток течёт через диод VD3 (диод VD1 его не пропускает), нагрузку Rн, диод VD2 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «А». Когда направление тока вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположное, то вышедший из точки «А», ток течёт через диод VD4, нагрузку Rн, диод VD1 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «В».

Таким образом, практически отсутствует промежуток времени, когда напряжение на выходе выпрямителя равно нулю.

Рассмотрим балансную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя.

По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.

Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:

Uср = 2*Umax / π = 0,636 Umax

где: π — константа равная 3,14.

Представляет интерес сочетание мостовой и балансной схемы выпрямления, в результате которого, получается двухполярный мостовой выпрямитель, у которого один провод является общим для двух выходных напряжений (для первого выходного напряжения, он отрицательный, а для второго — положительный):

 

Трёхфазные выпрямители

Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока – меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. Связано это с тем, что в трёхфазном электрическом токе синусоиды разных фаз «перекрывают» друг друга. После выпрямления такого напряжения, сложения амплитуд различных фаз не происходит, а выделяется максимальная амплитуда из значений всех трёх фаз входного напряжения.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя и его выходное напряжение (красным цветом), образованное на «вершинах» трёхфазного напряжения.

За счёт «перекрытия» фаз напряжения, выходное напряжение трёхфазного однополупериодного выпрямителя имеет меньшую глубину пульсации. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы только по схеме подключения «звезда», с «нулевым» выводом от трансформатора.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионов

3.1. Однофазный двухполупериодный неуправляемый выпрямитель с нулевым выводом.

Рисунок
3.3

Силовой
трансформатор Tр
имеет две вторичные обиотки W2’,
W2’’,
связанные с первичной обмоткой id
коэффициентом трансформации
Схема
соединения обмоток такова, что одинаковые
по величине напряжения на выводах
вторичных обмоток сдвинуты относительно
друг друга на 180 градусов. Рассмотрим
работу схемы для активной нагрузки
(рисунок 3.3).

При
поступлении полуволны напряжения
положительной полярности (интервал
0-π) напряжение на обмотках транзистора
без скобок. К диоду VD1
прикладывается напряжение положительной
полярности, к VD2
– отрицательной. Таким образом на
интервале от 0 до π VD1
открыт VD2
закрыт.

При
поступлении напряжения U1
отрицательной полярности (интервал π
— 2 π), полярность напряжения на обмотках
транзистора становится в скобках. VD1
закрывается, VD2
– открывается. К нагрузке прикладывается
напряжение той же полярности, что и на
предшествующем интервале. Далее процессы
повторяются. Среднее выпрямленное
напряжение

.

Средний
ток нагрузки
.

Средний
ток диода, необходимый для его выбора

.

3.2.1. Работа выпрямителя при активно-индуктивной нагрузке.

Рисунок
3.4

Режим
активно-индуктивной нагрузки (рисунок
3.4) получается при включении последовательно
с активной нагрузкой сглаживающего L
– фильтра или при работе выпрямителя
на обмотку электромагнита, или двигатель
постоянного тока. Здесь, как и в предыдущем
случае, режим работы диодов определяется
напряжениями вторичных обмоток
трансформаторов. VD1
открыт на интервалах 0-π, 2π- 3 π, и т.д., а
VD2
на интервалах π-2π, 3π-4π и т.д. .Кривая
напряжения Ud
образуется напряжением вторичных
обмоток трансформатора и имеет тот же
вид, что и при активной нагрузке. Ток id
под влиянием индуктивности получается
сглаженным. Поскольку ток в индуктивности
отстает по фазе от напряжения, максимумы
id
следуют с некоторой задержкой относительно
максимумовUd.
Если активное сопротивление дросселя
принять равным нулю, то форма напряжения
Udн
имеет тот же вид , что и ток id,
а среднее напряжение на нагрузке

(среднему напряжению на выходе
выпрямителя). При увеличении индуктивности
её сглаживающие действия повышаются и
пульсации в кривой Udн
– уменьшаются.

3.2.2. Работа выпрямителя при активно-ёмкостной нагрузке

Рисунок
3.5

Активно-ёмкостная
нагрузка выпрямителя (рисунок 3.5)
создаётся при использовании конденсатора
для сглаживания кривой выпрямленного
напряжения. При этом поведение схемы
характеризуется импульсным режимом
работы.

В
отличие от предыдущих случаев для
отпирания диодов VD1
или VD2
недостаточно только изменения полярности
полуволн напряжений. Необходимо, чтобы
вторичные напряжения превысили напряжение
на конденсаторе С, определяющие потенциал
катодов VD1
и VD2
и выходное напряжение Ud.

Пусть
на интервале
,и

.
Оба диода при этом закрыты. К VD2
приложено обратное напряжение
.
VD1
закрыт, т.к.
и
приложено к нему в обратном направлении.
Питание нагрузки производится от
конденсатора, разряжающегося на неё с
постоянной времени
.
В момент
,
VD1
открывается, подключая конденсатор и
нагрузку к напряжению U2’.
На интервале

конденсатор разряжается под действием
напряжения U2’.
Процесс заряда конденсатора заканчивается
в момент ,
когда напряжение на нём станет равным
U2’
и VD1
закрывается. На интервале

VD1
и VD2
заперты, конденсатор разряжается на
нагрузку. В момент
,
открывается VD2
и на интервале

пропускает импульс зарядного тока
конденсатора. Далее процессы повторяются.

Наличие
конденсатора делает кривую Ud
сглаженной по сравнению с активной
нагрузкой. Поскольку Cd
= Ud/Rн,
ток нагрузки получается также хорошо
сглаженный.

Теория схемы мостового выпрямителя с рабочим режимом

Bridge Rectifier Bridge Rectifier Мостовой выпрямитель

Схема мостового выпрямителя является общей частью электронных источников питания. Для многих электронных схем требуется выпрямленный источник постоянного тока для питания различных основных электронных компонентов от доступной сети переменного тока. Мы можем найти этот выпрямитель в большом количестве электронных устройств питания переменного тока, таких как бытовая техника, контроллеры двигателей, процессы модуляции, сварочные аппараты и т. Д.

Что такое мостовой выпрямитель?

A Мостовой выпрямитель — это преобразователь переменного тока в постоянный (DC), который выпрямляет входной переменный ток сети в выход постоянного тока.Мостовые выпрямители широко используются в источниках питания, которые обеспечивают необходимое постоянное напряжение для электронных компонентов или устройств. Они могут быть сконструированы с четырьмя или более диодами или любыми другими управляемыми твердотельными переключателями.
В зависимости от требований к току нагрузки выбирается подходящий мостовой выпрямитель. Номинальные характеристики и характеристики компонентов, напряжение пробоя, диапазоны температур, номинальный переходный ток, номинальный прямой ток, требования к установке и другие соображения принимаются во внимание при выборе источника питания выпрямителя для соответствующей области применения электронной схемы.

Типы мостовых выпрямителей

Выпрямители Bride подразделяются на несколько типов в зависимости от следующих факторов: тип источника питания, возможности управления, конфигурация схемы подключения и т. Д. Мостовые выпрямители в основном подразделяются на однофазные и трехфазные. Оба эти типа далее подразделяются на неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые выпрямители. Некоторые из этих типов выпрямителей описаны ниже.

1. Однофазные и трехфазные выпрямители

Single Phase and Three Phase Rectifiers Single Phase and Three Phase Rectifiers Однофазные и трехфазные выпрямители

Характер питания, т.е.е. однофазное или трехфазное питание решает эти выпрямители. Однофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов для преобразования переменного тока в постоянный, тогда как трехфазный выпрямитель использует шесть диодов, как показано на рисунке. Это могут быть неуправляемые или управляемые выпрямители, в зависимости от компонентов схемы, таких как диоды, тиристоры и так далее.

2. Неуправляемые мостовые выпрямители

Uncontrolled Bridge Rectifiers Uncontrolled Bridge Rectifiers Неуправляемые мостовые выпрямители

Этот мостовой выпрямитель использует диоды для выпрямления входа, как показано на рисунке.Поскольку диод — это однонаправленное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Такая конфигурация диодов в выпрямителе не позволяет изменять мощность в зависимости от требований нагрузки. Таким образом, этот тип выпрямителя используется в постоянных или фиксированных источниках питания.

3. Управляемый мостовой выпрямитель

Controlled Bridge Rectifier Controlled Bridge Rectifier Управляемый мостовой выпрямитель

В этом типе выпрямителя, преобразователя переменного / постоянного тока или выпрямителя — вместо неуправляемых диодов используются управляемые твердотельные устройства, такие как SCR, MOSFET, IGBT и т. Д.используются для изменения выходной мощности при разных напряжениях. Посредством срабатывания этих устройств в различные моменты времени выходная мощность на нагрузке изменяется соответствующим образом.

Схема мостового выпрямителя

Основным преимуществом мостового выпрямителя является то, что он выдает почти вдвое большее выходное напряжение, чем в случае двухполупериодного выпрямителя с трансформатором с центральным отводом. Но для этой схемы не нужен трансформатор с центральным ответвлением, поэтому она похожа на недорогой выпрямитель.

Схема мостового выпрямителя состоит из различных каскадов устройств, таких как трансформатор, диодный мост, фильтрация и регуляторы.Обычно все эти комбинации блоков называют регулируемым источником постоянного тока, питающим различные электронные устройства.

Первый каскад схемы — это трансформатор понижающего типа, который изменяет амплитуду входного напряжения. В большинстве электронных проектов используется трансформатор 230/12 В для понижения напряжения сети переменного тока с 230 В до 12 В переменного тока.

Bridge Rectifier Circuit Diagram Bridge Rectifier Circuit Diagram Схема мостового выпрямителя

Следующим этапом является диодно-мостовой выпрямитель, в котором используются четыре или более диодов в зависимости от типа мостового выпрямителя.При выборе конкретного диода или любого другого переключающего устройства для соответствующего выпрямителя необходимо учитывать некоторые особенности устройства, такие как пиковое обратное напряжение (PIV), прямой ток If, номинальное напряжение и т. Д. Оно отвечает за создание однонаправленного или постоянного тока на нагрузке путем проведения набор диодов для каждого полупериода входного сигнала.

Так как выход после выпрямителя с диодным мостом имеет пульсирующий характер, и для его создания в виде чистого постоянного тока необходима фильтрация. Фильтрация обычно выполняется с одним или несколькими конденсаторами, подключенными к нагрузке, как вы можете видеть на рисунке ниже, где выполняется сглаживание волны.Этот номинал конденсатора также зависит от выходного напряжения.

Последней ступенью этого стабилизированного источника постоянного тока является регулятор напряжения, который поддерживает выходное напряжение на постоянном уровне. Предположим, микроконтроллер работает при 5 В постоянного тока, но выход после мостового выпрямителя составляет около 16 В, поэтому для снижения этого напряжения и поддержания постоянного уровня — независимо от изменений напряжения на входе — необходим регулятор напряжения.

Работа мостового выпрямителя

Как уже говорилось выше, однофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, и эта конфигурация подключается через нагрузку.Чтобы понять принцип работы мостового выпрямителя, мы должны рассмотреть приведенную ниже схему в демонстрационных целях.

Во время положительного полупериода входного сигнала переменного тока диоды D1 и D2 смещены в прямом направлении, а D3 и D4 — в обратном направлении. Когда напряжение, превышающее пороговый уровень диодов D1 и D2, начинает проводить — через него начинает течь ток нагрузки, как показано на схеме ниже в виде красных линий.

Bridge Rectifier Operation Bridge Rectifier Operation Работа мостового выпрямителя

Во время отрицательного полупериода входного сигнала переменного тока диоды D3 и D4 смещены в прямом направлении, а D1 и D2 — в обратном направлении.Ток нагрузки начинает течь через диоды D3 и D4, когда эти диоды начинают проводить ток, как показано на рисунке.

Мы можем заметить, что в обоих случаях направление тока нагрузки одинаковое, то есть вверх-вниз, как показано на рисунке — так однонаправлено, что означает постоянный ток. Таким образом, с помощью мостового выпрямителя входной переменный ток преобразуется в постоянный. Выходной сигнал на нагрузке с этим мостовым выпрямителем имеет пульсирующий характер, но для получения чистого постоянного тока требуется дополнительный фильтр, такой как конденсатор.Такая же операция применима для разных мостовых выпрямителей, но в случае управляемых выпрямителей срабатывание тиристоров необходимо для подачи тока на нагрузку.

Это все о теории мостовых выпрямителей, их типах, схемах и принципах работы. Мы надеемся, что этот полезный материал по этой теме будет полезен при создании студентами электронных или электрических проектов, а также при наблюдении за различными электронными устройствами или приборами. Благодарим вас за внимание и внимание к этой статье.И поэтому, пожалуйста, напишите нам для выбора требуемых характеристик компонентов в этом мостовом выпрямителе для вашего приложения и для любых других технических рекомендаций.

Фото:

.

Однофазный привод постоянного тока с двойным преобразователем и циркуляционным током

Реализация однофазного привода постоянного тока с двумя преобразователями и циркулирующим током

Библиотека

Simscape / Электрооборудование / Специализированные системы питания / Электроприводы / приводы постоянного тока

  • Four-Quadrant Single-Phase Rectifier DC Drive block

Описание

Четырехквадрантный однофазный выпрямитель постоянного тока Блок привода (DC2) представляет собой четырехквадрантный, однофазный, тиристорный (или управляемый по фазе) привод для двигателей постоянного тока.В этом приводе используется регулирование скорости с обратной связью с помощью двух однофазных тиристорных выпрямителей, соединенных параллельно друг другу. Антипараллельные выпрямители работают в режиме циркулирующего тока с помощью индукторов циркулирующего тока. Контур управления скоростью выдает эталонный ток якоря машины. Используя ПИ-регулятор тока, вычисляются углы включения тиристоров (для двух выпрямителей), соответствующие заданному току якоря. Эти углы зажигания затем используются для получения требуемых сигналов затвора для выпрямителей через пусковое устройство тиристорного моста.

Основным преимуществом этого привода по сравнению с другими приводами постоянного тока является то, что он может работать во всех четырех квадрантах (прямое движение, обратная регенерация, обратное движение и прямая регенерация). Однако требуются два антипараллельных преобразователя вместе с индукторами циркулирующего тока, что увеличивает сложность системы привода.

Примечание

В Simscape ™
В программе Electrical ™ Specialized Power Systems блок привода постоянного тока с четырехквадрантным однофазным выпрямителем обычно называют моторным приводом DC2 .

Четырехквадрантный однофазный выпрямительный блок привода постоянного тока использует эти блоки из библиотеки Electric Drives / Fundamental Drive Blocks:

  • Speed ​​Controller (DC)

  • Adjust Switch

  • Current Controller

  • Мостовое запальное устройство (DC)

Примечания

Машина возбуждается отдельно от источника постоянного напряжения поля постоянного тока. Таким образом, отсутствует контроль напряжения возбуждения.По умолчанию ток возбуждения устанавливается равным установившемуся значению при запуске моделирования.

Напряжение якоря обеспечивается двумя однофазными встречно-параллельными преобразователями, управляемыми двумя ПИ-регуляторами. Циркулирующий ток, создаваемый мгновенной разностью напряжений на выводах обоих преобразователей, ограничивается индукторами, подключенными между этими выводами. Колебания тока якоря уменьшаются за счет сглаживающей индуктивности, включенной последовательно с цепью якоря.

Преобразователь среднего значения представляет собой среднее поведение однофазного выпрямителя для постоянного тока якоря в топологии с двумя преобразователями. Таким образом, эта модель не подходит для моделирования приводов постоянного тока в условиях прерывистого тока якоря. Преобразователь выдает постоянное значение напряжения, равное среднему значению реального выпрямленного напряжения. Таким образом, напряжение якоря, ток якоря и пульсации электромагнитного момента не отображаются. Входные токи имеют частоту и амплитуду основной составляющей тока реальных входных токов.

Модель дискретная. Хорошие результаты моделирования были получены с шагом по времени 4 мкс. Система управления (контроллеры скорости и тока) производит выборку данных в соответствии с заданным пользователем временем выборки для имитации устройства цифрового контроллера. Имейте в виду, что это время выборки должно быть кратным временному шагу моделирования.

Преобразователь среднего значения позволяет использовать большие временные шаги моделирования, так как он не генерирует малые постоянные времени (из-за демпферов RC), присущие детализированному преобразователю.Для времени выборки контроллера 100 мкс хорошие результаты моделирования были получены для временного шага моделирования 100 мкс. Этот временной шаг не может быть больше, чем временной шаг контроллера.

Параметры

Общие

Режим выходной шины

Выберите способ организации выходных переменных. Если вы выбираете Несколько выходных шин (по умолчанию), блок имеет три отдельные выходные шины для переменных двигателя, преобразователя и контроллера. Если вы выберете Одна выходная шина , все переменные будут выводиться на одной шине.

Уровень детализации модели

Выберите между детальным инвертором и инвертором среднего значения. По умолчанию Детальный .

Механический ввод

Выберите между крутящим моментом нагрузки, скоростью двигателя и механическим портом вращения в качестве механического ввода. По умолчанию Torque Tm .

Если вы выбираете и применяете крутящий момент нагрузки, на выходе получается скорость двигателя в соответствии со следующим дифференциальным уравнением, которое описывает динамику механической системы:

Эта механическая система включена в модель двигателя.

Если вы выбираете скорость двигателя в качестве механического входа, то вы получаете электромагнитный крутящий момент в качестве выхода, что позволяет вам представить внешнюю динамику механической системы. Внутренняя механическая система не используется с этим выбором механического входа, а параметры инерции и вязкого трения не отображаются.

Для механического вращающегося порта порт подключения S учитывает механический ввод и вывод. Это позволяет напрямую подключаться к среде Simscape.Механическая система двигателя также включена в привод и основана на том же дифференциальном уравнении.

См. Механическое соединение двух моторных приводов.

Использовать имена сигналов в качестве меток

Когда вы установите этот флажок, измерительные выходы Motor , Conv и Ctrl используют имена сигналов для идентификации меток шины. Выберите этот параметр для приложений, требующих, чтобы метки сигналов шины содержали только буквенно-цифровые символы.

Когда этот флажок снят (по умолчанию), выход измерения использует определение сигнала для идентификации меток шины. Этикетки содержат не буквенно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink ® .

Вкладка DC Machine

Вкладка DC Machine отображает параметры блока DC Machine библиотеки Fundamental Blocks (powerlib).

Вкладка «Преобразователи»

Секция шины постоянного тока и цепи возбуждения

Сглаживающая индуктивность

Значение сглаживающей индуктивности (H).По умолчанию — 50e-3 .

Источник постоянного тока возбуждения

Значение напряжения возбуждения двигателя постоянного тока (В). По умолчанию 150 .

Дроссели циркуляционного тока

Значение индуктивности четырех дросселей циркулирующего тока (H). По умолчанию 0 .

Разделы конвертера

Разделы Converter 1 и Converter 2 на вкладке Converter отображают параметры блока Universal Bridge библиотеки Fundamental Blocks (powerlib).Для получения дополнительной информации о параметрах блока универсального моста см. Справочную страницу универсального моста.

Действующее значение напряжения

Действующее значение напряжения источника однофазного напряжения, подключенного к клеммам A +, A− привода (В). Этот параметр не используется при использовании детального выпрямителя. По умолчанию 460 .

Частота

Частота источника однофазного напряжения, подключенного к клеммам A +, A− привода (Гц).Этот параметр не используется при использовании детального выпрямителя. По умолчанию 60 .

Индуктивность источника

Индуктивность источника однофазного источника напряжения, подключенного к клеммам A +, A− привода (H). Этот параметр не используется при использовании детального выпрямителя. По умолчанию 0,1e-3 .

Фазовый угол

Фазовый угол однофазного источника напряжения, подключенного к клеммам A +, A− привода (град.). Этот параметр не используется при использовании детального выпрямителя. По умолчанию 0 .

Вкладка «Контроллер»

Тип регулирования

Это всплывающее меню позволяет выбирать между регулировкой скорости и крутящего момента. По умолчанию Регулировка скорости .

Время выборки (с)

Время выборки контроллера (скорости и тока) (с). Время выборки должно быть кратным временному шагу моделирования.По умолчанию — 20e-6 .

Схема

При нажатии этой кнопки появляется диаграмма, показывающая схемы контроллеров скорости и тока.

Контроллер — дополнительная вкладка «Регулятор скорости»

Номинальная скорость

Номинальное значение скорости двигателя постоянного тока (об / мин). Это значение используется для преобразования скорости двигателя из об / мин в о.е. (на единицу). По умолчанию 1750 .

Исходное задание скорости

Начальное задание скорости (об / мин).Это значение позволяет пользователю запустить моделирование с заданием скорости, отличным от 0 об / мин. По умолчанию 0 .

Частота среза фильтра нижних частот

Частота среза фильтра нижних частот, используемого для фильтрации измерения скорости двигателя (Гц). По умолчанию 40 .

Пропорциональное усиление

Пропорциональное усиление ПИ-регулятора скорости. По умолчанию 10 .

Интегральное усиление

Интегральное усиление ПИ-регулятора скорости.По умолчанию 50 .

Ускорение

Максимальное изменение скорости, допустимое во время разгона двигателя (об / мин / с). Слишком большое значение может вызвать перегрузку по току якоря. По умолчанию 1000 .

Deceleration

Максимальное изменение скорости, допустимое во время замедления двигателя (об / мин / с). Слишком большое значение может вызвать перегрузку по току якоря. По умолчанию -1000 .

Контроллер — вложенная вкладка «Контроллер тока»

Частота среза фильтра нижних частот

Частота среза фильтра нижних частот, используемого для фильтрации измерения тока якоря (Гц).По умолчанию 500 .

Предел симметричного задания

Предел симметричного задания тока (о.е.) около 0 о.е. 1,5 о.е. — обычное значение. По умолчанию 1,5 .

Номинальные значения мощности и напряжения

Значения номинальной мощности (Вт) и напряжения (В) двигателя постоянного тока. Эти значения используются для преобразования тока якоря из ампер в о.е. (на единицу). По умолчанию для Power это 5 * 746 .По умолчанию для Напряжение 440 .

Пропорциональное усиление

Пропорциональное усиление ПИ-регулятора тока. По умолчанию 2 .

Интегральное усиление

Интегральное усиление ПИ-регулятора тока. По умолчанию 200 .

Контроллер — подвкладка мостового запального устройства

Alpha min

Минимальное значение угла зажигания (град.). 20 градусов — обычное значение. По умолчанию 20 .

Alpha max

Максимальное значение угла открытия (град.). 160 градусов — обычное значение. По умолчанию 160 .

Частота синхронизирующих напряжений

Частота синхронизирующих напряжений, используемых блоком генератора дискретных синхронизированных импульсов (Гц). Эта частота равна линейной частоте однофазной линии электропередачи. Этот параметр не используется при использовании преобразователя среднего значения.По умолчанию 60 .

Ширина импульса

Ширина импульсов, подаваемых на вентили тиристора (град.). Этот параметр не используется при использовании преобразователя среднего значения. По умолчанию 10 .

Блок входов и выходов

SP

Уставка скорости или крутящего момента. Уставка скорости может быть ступенчатой, но скорость изменения скорости будет соответствовать рампе ускорения / замедления.Если момент нагрузки и скорость имеют противоположные знаки, ускоряющий момент будет суммой электромагнитного момента и момента нагрузки.

Tm или Wm

Механический вход: момент нагрузки (Tm) или скорость двигателя (Wm). Для механического вращающегося порта (S) этот ввод удаляется.

A +, A-

Однофазные электрические соединения. Подаваемое напряжение должно соответствовать размеру двигателя.

Wm , Te или S

Механическая мощность: скорость двигателя (Wm), электромагнитный момент (Te) или механический порт вращения (S).

Когда для параметра Режим выходной шины установлено значение Несколько выходных шин , блок имеет следующие три выходные шины:

Двигатель

Вектор измерения двигателя. Он состоит из двух элементов:

  • Напряжение якоря

  • Вектор измерения двигателя постоянного тока (содержащий значения скорости, тока якоря, тока возбуждения и электромагнитного момента). Обратите внимание, что сигнал скорости преобразуется из рад / с в об / мин перед выводом.

Conv

Вектор измерения однофазного преобразователя. Этот вектор включает

  • Выходное напряжение преобразователя 1

  • Выходное напряжение преобразователя 2

  • Выходной ток преобразователя 1

  • Выходной ток преобразователя 2

Обратите внимание, что все значения тока и напряжения подробных мостов можно визуализировать с помощью блока мультиметра.

Ctrl

Вектор измерения контроллера. Этот вектор содержит:

  • Опорный ток якоря

  • Угол открытия, вычисленный регулятором тока

  • Ошибка скорости или крутящего момента (разница между заданной скоростью и фактической скоростью или между опорным моментом и фактическим крутящим моментом)

  • Линейное изменение задания скорости или задание крутящего момента

Когда параметр Output bus mode установлен на Single output bus , блок группирует выходы Motor, Conv и Ctrl в один выход шины.

Технические характеристики модели

Библиотека содержит набор параметров привода мощностью 5 л.с. Технические характеристики привода мощностью 5 л.с. показаны в следующей таблице.

Технические характеристики привода 5 л.с.

03

03

8

3 9057

60 Гц

Входное напряжение привода

Амплитуда

320 В

Номинальные значения двигателя

Мощность

5 л.с.

Напряжение

240 В

Примеры

Пример dc2_example иллюстрирует однофазный привод с двумя преобразователями, используемый с параметром привода 5 л.с., установленным во время регулирования скорости.

Ссылки

[1] Sen, P.C., Thyristor DC Drives , J.Wiley and Sons, 1981.

Представлен в R2006a

.

Реализуйте модель трехфазного активного (ШИМ) выпрямителя для
Приводы электродвигателей переменного тока

Уровень детализации модели

Укажите уровень детализации модели для использования:

  • Детально (по умолчанию)

  • Среднее значение

Базовое время выборки ( с)

Временной шаг, используемый для моделирования, в секундах. По умолчанию
значение 2 e-6 .

Коэффициент усиления регулятора напряжения [Пропорциональный,
Интегральный]

Пропорциональный и интегральный коэффициент усиления контроллера напряжения шины постоянного тока.Значение по умолчанию — [10,100] .

Частота фильтра нижних частот (Гц)

Частота отсечки фильтра нижних частот измерения напряжения шины постоянного тока,
в герцах. Значение по умолчанию — 100 .

Насыщение выходного тока (A) [отрицательный,
Положительный]

Максимальное отрицательное и положительное напряжение контроллера постоянного тока.
мощность, в амперах. Значение по умолчанию — [-800,800] .

Время выборки (с)

Время выборки контроллера напряжения шины постоянного тока в секундах.В
время выборки должно быть кратным временному шагу моделирования. В
значение по умолчанию — 1e-6 .

Полоса пропускания гистерезиса тока (A)

Полоса пропускания гистерезиса регулятора тока, в амперах. Эта
значение — общая полоса гистерезиса, распределенная симметрично
около текущей уставки. На рисунке показан случай, когда
текущая уставка Is * и полоса пропускания гистерезиса регулятора тока
установлен на dx.

Этот параметр доступен, только если деталь модели
Параметр level
установлен на Детальный .Значение по умолчанию — 10 .

Демпфер [сопротивление Rs (Ом), емкость
Cs (F)]

Значение демпферного сопротивления и емкости выпрямителя.
Значение по умолчанию — [4e3,40e-9] .

Силовое электронное устройство

Укажите тип силового электронного устройства для использования в выпрямителе:

  • IGBT / диоды (по умолчанию)

  • MOSFET / диоды

  • GTO / диоды

Сопротивление Ron (Ом)
выбранного устройства , в Ом.По умолчанию
значение 1e-3 .

Прямые напряжения (В) [Vf, Vfd]

Прямые напряжения устройств с принудительной коммутацией (IGBT, MOSFET,
или GTO) и встречно-параллельных диодов в вольтах. Значение по умолчанию
это [1.2,1.2] .

Время спада и время спада (с) [Tf, Tt]

Время спада Tf и время спада Tt, в секундах, для GTO или
Устройства IGBT. Значение по умолчанию — [1e-6,2e-6] .

Входной дроссель [сопротивление (Ом), индуктивность
(H)]

Сопротивление входного дросселя в омах и индуктивность в герцах.
Значение по умолчанию — [0,05,1e-3] .

Емкость шины постоянного тока (F)

Емкость шины постоянного тока в фарадах. Значение по умолчанию — 7500e-6 .

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *