Устройство для уменьшения пульсаций на выходе выпрямителя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 8730 9) (1 ) М 1/1 51) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР В(56) Авторское свидетельство СССР М 1203658, кл, Н 02 М 1/14, 1984.Авторское свидетельство СССР М 1381610, кл, Н 01 Р 17/06, 1986.Авторское свидетельство СССР М 1387134, кл, Н 02 М 1/14, 1985.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ НА ВЫХОДЕ ВЫПРЯМИТЕЛЯ(57) Использование: изобретение может быть использовано в выпрямителях, работающих при широко иэменяющеися нагрузке, Сущность изобретения; устройство включает дроссель фильтра, состоящий из двух сердечников 1, 2, составляющих два слоя, один из которых выполнен из насыщающегося материала с большой магнитной проницаемостью, например феррита, а другой - из ненасыщающегося материала, например МО-пермаллоя, Поверх этих слоев размещена обмотка 3 из изоляционного провода. Указанный дроссель включен между входным и выходным выводами, а между выходным и общим выводами включен конденсатор, Входной, выходной и общий выводы служат для подключения соответственно выходного напряжения выпрямителя и нагрузки, Указанное выполнение устройства обеспечивает его упрощение и улучшение массогабаритных показателей при широком диапазоне изменения нагрузки. 2 ил,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в выпрямителях, работающих при широко изменяющейся нагрузке.Известно устройство для ослабления пульсаций постоянного тока, содержащее сглаживающий дроссель, конец обмотки которого соединен с выходным выводом, а начало и отвод обмотки через управляемые ключи соединены с входным выводом, Конденсатор вклк 5 ченмежду выходными выводами, Выходы формирователей сигналов управлейия соединены с управляющими электродами управляемых ключей, а входы данного формирователя - непосредственно, а другого формирователя - через инвертор подключены к выходу компаратора, имеющего нулевой порог срабатывания, вход которого соединен с выходом интегратора, входы которого соединены соответственно с началом и концом обмотки дросселя. Выходной вывод объединен с Входным ВыВодом.Недостатком данного устройства является сложность схематического решения, заключающаяся в необходимости применения специальной схемы для коммутвциивыходов обмотки, Сложная конструкция дросселя требует достаточно большого количества витков и отвода, что в свою очередь, влечет за собой использование большого количества меди и, как следствие, увеличиваются массогабаритные характеристики,Известен также индуктивный элемент, который может быть использован в устройстве для уменьшения пульсации на выходе выпрямителя, содержащий обмотку, размещенную на кольцевом мэгнитопроводе, Боковал сторона поперечного сечения магнитопровода по его внутреннему диаметру выполнена меньше боковой стороны по внешнему диаметру магнитопровода, а торцовые стороны поперечного сечения выполнены выпуклыми по дуге. Полная двойная высота выпуклой области определяется из математического Выражения,Использование дросселей такого типа не позволяет изменять индуктивность в зависимости от тока нагрузки в требуемых пределах. При применении дросселя в устройстве для уменьшения пульсации расчетная индуктивность для тока холостого хода оказывается либо резко меняющийся и недостаточной для фильтрации в выбранном диап;,аоне токов нагрузки, либо неконструктивной, ведущей к недопустимому увеличению массогабэритных характеристик, увеличению индуктивности55 слой которой выполнен из насыщающегосяматериала большой проницаемости, а дру гой из ненасыщающегося - обеспечивае 1 появление в объекте новых положительных свойств, значительно упрощается принци.пиэльная схема устройства и снижаются 103035404550 рассеяния, снижению энергетических показателей (снижение КПД).Наиболее близким по технической сущности является устройство для уменьшения пульсаций на выходе выпрямителя (а, с. М 1387134, кл. Н 02 М 1/14), содержащее две секции обмотки дросселя, расположенные на одном магнитопроводе, Последовательно с концом обмотки (секции) включен тиристор, последовательно с началом второйобмотки секции) - другой тиристор. Между концом первой обмотки и началом второй обмотки включен третий тиристор. Первый и третий тиристоры соединены анодами,второй и третий - катодами. При открытом состоянии первого и второго тиристора обмотки секции) дросселя соединены параллельно, а при открытом состоянии третьего тиристора - последовательно, Параллельновыходу устройства включена конденсаторная батарея.Недостатком данного устройства является наличие двух обмоток дросселя и необходимость в специальном устройстве синхронной коммутации обмоток,Целью изобретения является упрощение схемотехнического решения и уменьшение массогабаритных показателей при широко изменяющьйся нагрузке.Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для уменьшения пульсаций на Выходе выпрямителя, содержащемвходной, выходной и общий выводь для подключения соответственно выходного напряжения выпрямителя и нагрузки, дроссель, включенный между выходным и общим выведами и конденсатор, включенный между выходным и общим выводами, дроссель выполнен в виде обмотки, размещенной на сердечнике, представляющем собой двухслойную конструкцию, один слой которой выполнен из резко насыщающего материала большой проницаемости, например, из феррита, а другой из ненасыщающегося, например МО-пермаллояПодобная совокупность существенных признаков нами не обнаружена в патентных и других общедопустимых источниках информации, что позволяет сделать вывод осоответствии заявляемого технического решения критерию "новизна",Выполнение дросселя в виде обмотки размещенной на сердечнике, представляю щем собой двухслойную конструкцию, одимэссообьемные показатели, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия",На фиг, 1 представлена конструкция дросселя фильтра, который состоит из двух сердечников 1 и 2 разных материалов: феррита (М) и МО-пермаллоя (марки МП 140) соответственно с размещенной по-верху обмоткой 3 из изоляционного провода,На фиг. 2 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства,Устройство работает следующим образомПри нагрузках больших половины номинальной, доля индуктивности обмотки 3(фиг, 1 и 2) от потока сердечника 1 становится минимальной и падение напряжения отпеременной составляющей выпрямленноготока принимает на себя индуктивность обмотки 3 от потока через сердечник 2, который выполнен из МО-пермаллоя, имеетотносительно большую величину максимальной индукции и ненасыщается в рабочем диапазоне максимальных токов, тогдакак сердечник 1 находится в это время внасыщенном состоянии,При снижении нагрузки до уровня меньше половины максимальнсго значения токаиндуктивность обмотки 3 возрастает, т, к,намагниченность сердечника 1 уменьшается и индукция в нем имеет возможностьизменяться в больших пределах, потоки перераспределяются между сердечниками,Крайне неблагоприятным режимом всякогофильтра в этом случае является режим холостого хода, т. к. он требует большой индуктивности, что ряде случаев неосуществимопростыми способами и ведет к повышениюмассогабаритных показателей, уменьшению энергетических характеристик устройства в целом,В данном техническом решении эта индуктивность оказывается автоматическимаксимальной,Жесткость внешней характеристики вдинамическом режиме получается автоматически,Величина суммарного потока зависитот степени подмагниченности сердечника 1из феррита, Индуктивность обмотки в малых полях максимальна, что соответствуетрежиму малых выходных токов, когда дляпульсаций на выходе необходима максимальная индуктивность. В режиме большихтоков сердечник из феррита насыщается ииндуктиеность достигает минимальногозначения. Полученной за счет цикла сердечника из МО-пермэллоя индуктивности оказывается достаточно для той же степеникомпенсации пульсаций. Наличие сердечника из МО-пермэллояпозволяет получить индуктивный характер дросселя в целом, составляя активные потери в заданных пределах. В "Электрон ной технике в автоматике", под ред, Ю,И.Конева, М, "Советское радио", 1980, М 11, стр, 25-26, стр. 153 - 156 показаны оптимальные режимы дросселей, работающих в 10 режиме подмагничивания,ъ Сй К Явкв 1 о Ос Но 0 15где 1 - необходимое для эффективной фильтрации значение индуктивности;К - нормирующий коэффициент;,иэкв - эквивалентная магнитная прони 20 цаемость;Оо, Ко,о - площадь окна, коэффициент. заполнения окна, средняя длина витка соответственно;Я - сопротивление обмотки постоянно 25 мутоку;00 - площадь поперечного сечения сердечника;Но - напряженность постоянной составляющей поля;30о - постоянная составляющая тока нагрузки,Очевидно, что с возрастанием тока нагрузки необходимое значение индуктивности падает.35 Величина минимальной индуктивностидросселя для эффективной фильтрации врежиме малых токов нагрузки характеризуется условием О) Цах 1НОгде О - напряжение на выходе фильтра;Ьпах - максимальное значение длител ьности импульса при однотактном режимеработы преобразователя на выходе фильтра;Кз=1 т,где 1 - основная гармоника выходного частотного спектра преобразователя, Должнабыть по возможности большой,Известно, что сеодечник без зазора изматериала с большой проницаемостью изза резкой насыщаемости для выполненияпоставленной задачи имеет недопустимобольшие массобьемные характеристики иуменьшает КПД всего устройства в режиме55 больших токов,Задача оптимизации массообьемныххарактеристик решается в данном случаерасчленением зоны возможных значенийтока нагрузки на 2 участка: режим большихтоков и режим малых токов. Для режима