Способ активно-импульсной фильтрации выпрямленного напряжения и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 25.05.77 (21) 2489832/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано 05.08.79. Бюллетень № 29

Дата опубликования опнсання 05.08.79

Союз Советских

Социалмстимескмх

Республик

678608

t. (5t) М. Кл.

Н 02 М !/12

Государственна% хоихтет ссса

II0 делам нзебретеннй н етнрютнй (53) УДК 62) 314..63 2 (088.8) ° (72) Авторы изобретения

А. И. Рипинский и Л. П. Пантелеев (73) Заявитель (54) СПОСОБ АКТИВНО-ИМПУЛЬСНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

ВЫПРЯМЛЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для фильтрации выпрям. ленного напряжения.

В известных способах фильтрации с помощью реактивных или активных транзисторных фильтров (1) сглаживание пульсаций происходит с помощью реактивных или активных элементов,.сопротивление которых переменному току значи. тельно выл с, чем постоянному. При этом реактив- ные элементы работают на частоте питания сети (или первых гармониках), то есть обычно ы

= 50 — 300 Гц и, следовательно, имеют большие габариты и малые удельные энергетические ха- рактеристики.

Активные фильтры имеют большие потери и их КПД находится в пределах 80%.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ сглаживания пульсаций с помощью последовательного комиенсирукпцего трансформатора (2). Такая компенсация пульсаций ведется также на низкой частоте сети, что и определяет болыиие габариты реактивных элементов и дополнительного источника. При этом силовые транзисторы усилителя переменного тока работают в активной области характеристик, то есть с большими потерями.

Целью предлагаемого решения является повышение коэффициента полезного действия (уменьшение мощности потерь, улучшение энергетических характеристик фильтра) .

Данная цель достигается тем, что в способе активно-импульсной фильтрации выпрямленного напряжения путем подачи напряжения в нагрузку от дополнительного источника, напряжение подают в нагрузку в виде серии одноиолярных импульсов с переменными скважностью и амплитудой в моменты между максимумами положительных полуволн.

Такой способ может быть осуществлен устройством, содержащим выпрямитель с фильтром, ннвертор, на стержнях трансформатора которого расположены входная, выходная и выполненная со средней точкой и имеющая отводыдополнительная обмотка, и датчик пульсаш й, причем входные выводы инвертора подключены к выходным выводам выпрямителя через диод, а отводы дополнительной обмотки через управляемые ключи объединены в общую точку, иод678608 ключенную к средней точке этой обмотки через цепочку, образованную дросселем и укаэанным диодом, полярность включения которого противоположна полярности включения управляемых ключей.

На фиг. 1 изображено устройство, реализуюшее предложенный способ; на фиг. 2 — идеализированные осциллограммй переменной составляющей: а) без фильтра; о б) с активно-импульсным фильтром; в) осциллограммы работы ключей.

Устройство. содержит сетевой выпрямитель 1 с 1С-фильтром 2, 3, инвертор 4, трансформатор,5, нагрузку 6, дополнительную обмотку 7, 15 две пары ключей 8, 9 и 10, 11, датчик пульсаци

12, диод 13 и схему обратной связи 14, дроссель

1.5.

Фильтр работает следуюшим образом. Сетевое иеременное напряжение преобразуют в постоян- Ъэ ное выпрямителем 1 и частично сглаживают LC" фильтром 2, З.,Индуктивность 2 в основном необходима для получения высокого коэффициене та мощности. Выпрямленное напряжение для получения малых величин реактивных элементов преобразуют в переменное повышенной частоты инвертором 4, напряжение которого через трансформатор 5 подают на нагрузку 6.

Одновременно с дополнительной низковольтной обмотки 7 ключами 8,9 или 10,11 в момей- ЗО ты между максимумами положительных лолуволн пульсаций подают напряжение однополярных импульсов йа конденсаторы 3, заполняя этим провалы (отрицательные полуволны пульсаций) .

В моменты tq, t> ключи 9 —:11 закрыты и ток от 3s выпрямителя 1 течет по контуру: выпрямитель

1 — индуктивность 2 — инвертор 4 — дроссель

15 — через одну из пар ключей 8, 9 — выпрямитель 1. Дополнительное напряжение от обмотки7 подают до тех пор, пока напряжение на входе 40 инвертора 4 Hp, начнет повышаться. Если напряжение продолжает понижаться, то со схемы управления 14 подают сигнал на включение более высокого напряжения через ключи 10, 11, заполняя этим самым отрицательные полуволны перемен- 45 ной составляющей. При повышении напряжения через датчик 12 поступает сигнал на схему управления 14, которая выключает ключи (момент tq, тэ, фиг, 2а). После коммутации повышенного напряжения на промежуток t,— t, обычно пода- 50 ют пониженное напряжение от обмотки 7, обеспечивая этим, высокий коэффициент фильтрации и малые потери в ключах 8, 9.

Таким образом, подача напряжения повышенной частоты от лополнительной обмотки 7 через ключи 8, 9, 10, 11 обеспечивает фильтрацию выпрямленного напряжения при работе реактивных элементов на повышенной частоте, а активных— в режиме ключа, подача напряжения с переменной амплитудой обеспечивает высокий коэффициент фильтрации и малы потери в ключах. Это позволяет выполнить активно-импульсный фильтр в малых габаритах и с более высокими энергети-: ческими характеристиками.

Формула изобретения

1. Способ активно-импульсной фильтрации выпрямленного напряжения путем подачи напряжения в нагрузку от дополнительного источника, отличающийся тем, что, с целью повышения

КПД, напряжение подают в нагрузку в виде серии однополярных импульсов с переменными скважностью и амплитудой в моменты между максимумами положительных полуволн.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее выпрямитель с фильтром, инвертор, на стержнях трансформатора которого расположены входная, выходная и выполненная со средней точкой и имеющая отводы дополнительная обмотки и датчик пульсаций, о т л и ч аю ще ес я тем, что входные выводы инвертора подключены к выходным выводам выпрямителя через диод, а отводы дополнительной обмотки через управляемые ключи объединены в общую точку, подключенную к средней точке этой обмотки через цепочку, образованную дросселем и указанным диодом, полярность включения которого противоположна полярности включения управляемых ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Векслер Г. С. Электропитание спецаппаратуры — М., "Высшая школа", 1975, рис. ИЛ а, ..., л; рис. Vl. 6б,в.

2. Шуваев 10. Н. Сглаживание пульсаций напряжения при помощи устройства с последовательным комценсируюшим трансформатором. Сб.

"Электронная техника в автоматике", Под ред.

Конева 10. И. — М., "Советское радио", 1971, с, 103 — 109.