Фильтр для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения

"11"г 1 УУУУ 82 Союэ Советских Социалистических Республик(23) Приоритет 51) М. Кл,"Н 02 М 1/14 Гооуаарстеенный комите СССР ло делом иэобретеннй(088,8) 43) Опубликовано 07.11,8г45) Дата опубликования юллетень4 и открытии исания 07,11. 2) Авторы изобретен В. В. Са Э. Сооярв 1) Заявитель офизики и электрофизики АН Эстонской ССР тститут 54) ФИЛЬТР ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ ПУЛ ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИ жением нагрузки Ун. При Уь)Ун обмоткивключаются параллельно, при Уь(4 -последовательно, Таким образом, формируется ступенчатая форма выпрямленного тока, и потребляемый из сети переменный токимеет улучшенную форму.Недостатками известного фильтра являются большая масса и габариты фильтра,которые превышают соответствующие пока 10 затели обычных Г-образных индуктивно-емкостных фильтров, в которых нет переключения числа витков, сглаживающего дросселя. Увеличение массы по сравнению собычным Г-образным индуктивно-емкост 15 ным фильтром объясняется тем, что длясглаживания дополнительной пульсации,вызванной переключением числа витков,дросселя, необходимо увеличить емкостьконденсатора, В тех случаях, когда сглажи 20 вание выпрямленного тока является основной задачей фильтра, а улучшения формыпеременного тока не требуется или улучшение формы переменного тока питания выпрямителя обеспечивается, например, при 25 менением многофазной схемы выпрямителя, использование этой схемы нецелесообразно,Прототипомфильтр для с30 прямленного Изобретение относится к электротехнике и предназначено для сглаживания выхлопного напряжения регулируемых или нерегулируемых выпрямителей,Известно применение индуктивно-емкостных фильтров для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения 1.Известен также Г-образный индуктивноемкостный фильтр однофазного нерегулируемого выпрямителя, состоящий из двух- обмоточного сглаживающего дросселя, конденсатора и трех диодов для коммутации секций дросселя, причем обмотки дросселя имеют равное число витков и переключаются периодически с последовательного соединения на параллельное и наоборот 12.Эта схема улучшает форму тока, потребляемого выпрямителем из сети питания, и работает следующим образом, Если в схеме величина конденсатора достаточна для поддержания постоянного напряжения на нагрузке, а величина индуктивности дросселя выбрана такой, что в течение полупериода питающего напряжения токи, протекающие через обмотки дросселя, практически не изменяются, то характер соединения обмоток дросселя определяется соотношением между мгновенным значением выпрямленного напряжения Уь и постоянным напряданного фильтра является глаживания пульсаций вынапряжения, содержащийсглаживающий дроссель с ферромагнитнымсердечником, конденсатор, включенный параллельно выходным вывбдам, и ключевыеэлементы.Недостатком известного фильтра являются неудовлетворительные массогабаритныепоказатели при заданном коэффициентесглаживания.Целью изобретения является улучшениемассогабаритных показателей.Эта цель достигается тем, что в фильтредля сглаживания пульсаций выпрямленногонапряжения, содержащем сглаживающийдроссель с ферромагнитным сердечником,конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, и ключевые элементы,обмотка сглаживающего дросселя выполнена с отводами, а ключевые элементы, число которых равно т+1, где т - число отводов указанной обмотки, выполнены управляемыми, причем начало обмотки сглаживающего дросселя и каждый из ее отводов соединены с положительным входнымвыводом через соответствующий управляемый ключевой элемент, управляющий электрод которого соединен с введенным блоком управления, а конец обмотки сглаживающего дросселя подключен к одной обкладке конденсатора, другая обкладка которого подключена к отрицательному входному выводу,На фиг. 1 дана электрическая схемафильтра; на фиг. 2 - графики токов и напряжений, поясняющие работу фильтра.Фильтр содержит дроссель с магнитопроводом 1, на котором расположена обмотка2 с промежуточными отводами (в данномслучае для отвода). К этим отводам и кначалу обмотки сглаживания дросселя присоединены одни электроды полностью управляемых ключей 3 - 5, вторые электродыкоторых присоединены к положительномувходному выводу 6, а управляющие электроды присоединены к блоку 7 управления.К концу обмотки дросселя присоединенаодна обкладка конденсатора 8, другая обкладка которого подключена к отрицательному входному выводу 9, а параллельно сконденсатором 8 подключается нагрузка.Фильтр для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения работает следующим образом.Если постоянно замкнут ключ 3, тогдаиз-за конечного значения индуктивностидросселя через него протекает ток ь сосредним значением 1 д, имеющим пульсациюпериодом Т, равным периоду основной гармоники выпрямленного напряжения (фиг.2). Сущность работы схемы состоит в том,что из-за электромагнитной инерции накопленная в магнитном поле сглаживающегодросселя энергия 1 Г и магнитный: потокФь а следовательно, и намагничивающаясила дросселя Р=2 К Ф не могут изменяться скачкообразно, С другой стороны 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5 о 55 60 Р=РТь, Р - число витков обмотки сглаживающето дросселя, участвующее в работе в дйннЪЙ момент, Гь - мгновенное значение выпрямленного тока, Поэтому скачкообразное изменение У обуславливает скачкообразное изменение Гь. По этой же причине пределы скачкообразного изменения ток можно выбирать, выбирая число витков отдельных секций обмотки сглаживающего дросселя.Коммутационная функция рь р и рэ ключей 3, 4, 5 соответственно приведена на фиг. 2. В промежуток времени 1 ." 1 ь, соответствующий максимальному выпрямленному току обычного Г-образного индуктивноемкостного фильтра, замкнут ключ 3 и подключены все витки Р обмотки дросселя. В момент времени 1=1 ь когда выпрямленный ток ь уменьшается, замыкается ключ 4, ключ 3 в то же время размыкается, и число витков обмотки уменьшается на величину (У - К), где К - число витков обмотки сглаживающего дросселя, отключаемое ключом 4. Выпрямленный ток увеличивается скачкообразно в Ж/(В - 1 Г,) раз. В момент 1 когда значение выпрямленного тока ьь приближается к минимальному, замыкается ключ 5 и ток ь увеличивается еще в (Т - К,)/(1 Г - Ч 7, - Г) раз, где К - число витков обмотки дросселя, отключаемое ключом 5. Аналогично вышеприведенному в моменты 14 и 1+Т скачкообразно увеличивается число витков обмотки сглаживающего дросселя, и тем самым скачкообразно уменьшается выпрямленный ток.Положительным свойством предлагаемого фильтра является и то, что уменьшение пульсации секционированием обмоткидросселя и переключением числа витков обмотки дросселя не изменяет среднего значения выходного напряжения фильтра, как это характерно транзисторным фильтрам. Выбором подходящей коммутационной функции переключения ключей получается максимальное уменьшение двухкратной амплитуды пульсации выпрямленного тока в (т+1) раз, Одновременно увеличивается частота пульсации в предельном случае в (2 т+1) раз, что вызывает увеличение эффективности конденсатора, Учитывая, что масса и габариты блока управления и ключей незначительные по сравнению с дросселем и конденсаторной батареей, эффективность фильтрации при заданных габаритах и массе использованием секционированного дросселя и полностью управляемых ключей увеличивается при т=2 до 15 раз, а при т=3 в 28 раз,Формула изобретения Фильтр для сглаживания пульсаций, выпрямленного напряжения, содержащий сглаживающий дроссель с ферромагнитным777782 4 ьг Г стаьитель Л. Устинкннсхред В. Серякова актор Г. Петрова В. Борисова орре Заказ 2538/7 Изд.580 Тираж 798 НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам из113035, Москва, 7 К, Раушская наб д. 4 Подписнотений и открытий Типография, пр. Сапунова, 2 сердечником, конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, и ключевые элементы, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, обмотка сглаживающего дросселя выполнена с отводами, а ключевые элементы, число которых равно и+1, где т - число отводов указанной обмотки, выполнены управляемыми, причем начало обмотки сглаживающего дросселя и каждый из ее отводов соединены с положительным входным выводом через соответствующий управляемый ключевой элемент, управляющий электрод которого соединен с введен. ным блоком управления, а конец обмотки сглаживающего дросселя подключен к одной обкладке конденсатора, другая обкладка которого подключена к отрицательному 5 входному выводу. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе