Повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального, страница 39

Ниже отмечаются лишь особенности работы схем выпрямления при питании напряжением прямоугольной формы повышенной частоты.

В зависимости от характера источника переменного тока напряжение на входе схемы выпрямления может быть синусоидальной формы промышленной (низкой)  частоты или прямоугольной формы относительно высокой частоты (десятки килогерц). В первом случае мощность первичного источника (сети переменного тока) практически неограниченна и выпрямительные устройства сравнительно мало влияют на его характеристики. Во втором случае мощность питающего источника ( обычно инвертора) ограничена и выпрямительное устройство может существенным образом влиять на режим работы инвертора.

Так, в транзисторном инверторе, имеющем на выходе выпрямитель с идеальными диодами и сглаживающий фильтр, начинающийся с конденсатора, в течение большей части процесса коммутации транзисторов диоды выпрямительной схемы оказываются закрытыми. Это приводит к увеличению эквивалентного сопротивления нагрузки и, следовательно, к ускорению процессов переключения. При работе транзисторного инвертора с трансформаторным выходом на выпрямитель с неидеальными диодами и фильтр, начинающийся с дросселя, возможно возникновение режима кратковременного короткого замыкания вторичной обмотки трансформатора. Подобное явление может привести к периодическим срывам колебаний в инверторе и увеличению пульсаций выпрямленного напряжения.

Инерционные свойства выпрямительных диодов в схемах выпрямления, питающихся от промышленной сети переменного тока синусоидальной формы, можно не учитывать, так как скорость изменения напряжения на диоде при смене его полярности сравнительно невелика. Если же на вход схемы выпрямления поступает напряжение переменного тока прямоугольной формы с малой длительностью фронтов переключения, то инерционные свойства заметно влияют на работу схемы, вызывая появление коммутационных токов прямой и обратной полярности. В результате этого независимо от схемы сглаживающего фильтра потери мощности в выпрямителе возрастают пропорционально частоте переменного тока, увеличиваются пульсации в выходных цепях  источника.

Сглаживающие фильтры включаются между схемой выпрямления и нагрузкой для уменьшения переменной составляющей выпрямленного напряжения. Качество сглаживания оценивается коэффициентом сглаживания  , представляющим собой отношение коэффициентов пульсаций на входе     и выходе   фильтра:

, где  , - амплитуды первой гармоники напряжения пульсаций соответственно на входе и выходе фильтра;  - выпрямленное напряжение на входе фильтра.

Сглаживающий фильтр должен иметь высокий  к.п.д., надежность, малые габариты и массу, он не должен влиять на работу нагрузки, создавать в схеме источника перенапряжения и всплески тока.

Основные схемы сглаживающих фильтров приведены на рис.6-19. В табл. 6-2 даны их сравнительные характеристики и расчетные формулы для выбора элементов фильтра. При этом учитывалось, что для первой гармоники напряжения пульсаций индуктивное сопротивление дросселя фильтра должно быть много больше, чем сопротивление нагрузки, а емкостное  сопротивление конденсаторов фильтра много меньше. При выборе значений элементов сглаживающего фильтра необходимо следить, чтобы его собственная резонансная частота не совпала с частотой пульсаций выпрямленного напряжения, так как может произойти не ослабление, а резонансное усиление пульсаций.  

Рис. 6.20

Фильтр, приведенный на рис. 6.19д, представляет два последовательно соединенных фильтра Кс.ф равен произведения коэффициентов сглаживания каждого звена К’с.ф и К’’с.ф  : Кс.ф=К’с.фК’’с.ф.

При расчете индуктивности дросселя сглаживающего фильтра и емкости конденсатора следует иметь в виду, что увеличение частоты переменной составляющей напряжения на этих элементах приводит к существенному уменьшению значений их параметров по сравнению с номинальными значениями.