SU777782A1

SU777782A1 - Filter for smoothing rectifying voltage pulsations

Info

Publication number: SU777782A1
Application number: SU792706248A
Authority: SU
Inventors: Велло Васильевич Сарв; Юрий Эдович Сооярв
Original assignee: Институт Термофизики И Электрофизики Ан Эстонской Сср
Priority date: 1979-01-03
Filing date: 1979-01-03
Publication date: 1980-11-07

Description

Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл сглаживани выхлопного напр жени регулируемых или нерегулируемых выпр мителей.The invention relates to electrical engineering and is intended to smooth the exhaust voltage of adjustable or unregulated rectifiers.

Известно применение индуктивно-емкостных фильтров дл сглаживани пульсаций выпр мленного напр жени 1.It is known to use inductive capacitive filters for smoothing the pulsations of a rectified voltage 1.

Известен также Г-образный индуктивноемкостный фильтр однофазного нерегулируемого выпр мител , состо щий из двухобмоточного сглаживающего дроссел , конденсатора и трех диодов дл коммутации секций дроссел , причем обмотки дроссел имеют равное число витков и переключаютс периодически с последовательного соединени на параллельное и наоборот 2.Also known is an L-shaped inductive filter of a single-phase unregulated rectifier consisting of a double-winding smoothing drosel, a capacitor, and three diodes for switching the droplet sections, the windings of the choke having an equal number of turns and are switched periodically from serial to parallel and vice versa 2.

Эта схема улучшает форму тока, потребл емого выпр мителем из сети питани , и работает следующим образом. Если в схеме величина конденсатора достаточна дл поддержани посто нного напр жени на нагрузке, а величина индуктивности дроссел выбрана такой, что в течение полупериода питающего напр жени токи, протекающие через обмотки дроссел , практически не измен ютс , то характер соединени обмоток дроссел определ етс соотиошением между мгновенным значением выпр мленного напр жени Ub и посто нным напр жением нагрузки Ud. При обмотки включаютс параллельно, при Ub.-Ud - последовательно. Таким образом, формируетс ступенчата форма выпр мленного тока, и потребл емый из сети переменный ток имеет улучшенную форму.This circuit improves the shape of the current consumed by the rectifier from the supply mains and operates as follows. If in the circuit the capacitor size is sufficient to maintain a constant voltage across the load, and the inductance magnitude of the choke is chosen such that during the half-period of the supply voltage the currents flowing through the windings of the choke are practically unchanged, then the nature of the connection of the windings of the chokes is determined by the ratio between the instantaneous value of rectified voltage Ub and constant voltage load Ud. When windings are connected in parallel, with Ub.-Ud - in series. Thus, a step form of the rectified current is formed, and the alternating current consumed from the network has an improved form.

Педостатками известного фильтра вл ютс больша масса и габариты фильтра, которые превышают соответствующие показатели обычных Г-образных индуктивно-емкостных фильтров, в которых нет переключени числа витков, сглаживающего дроссел . Увеличение массы по сравнению с обычным Г-образным индуктивно-емкост15 ным фильтром объ сн етс тем, что дл сглаживани дополнительной пульсации, вызванной переключением числа витков, дроссел , необходимо увеличить емкость конденсатора. В тех случа х, когда сглаживание выпр мленного тока вл етс основной задачей фильтра, а улучшени формы переменного тока не требуетс или улучшение формы переменного тока питани выпр мител обеспечиваетс , например, применением многофазной схемы выпр мител , использование этой схемы нецелесообразно .The disadvantages of the known filter are the large mass and dimensions of the filter, which exceed the corresponding indicators of conventional l-shaped inductive-capacitive filters, in which there is no switching of the number of coils smoothing the throttle. The increase in mass compared to a conventional l-shaped inductance-capacitance filter is due to the fact that in order to smooth out the additional pulsation caused by switching the number of turns, throttles, it is necessary to increase the capacitor capacitance. In cases where smoothing the rectified current is the main task of the filter, and improving the form of the alternating current is not required or improving the form of the alternating current of the rectifier power is provided, for example, using a multi-phase rectifier circuit, the use of this circuit is impractical.

Прототипом данного фильтра вл етс фильтр дл сглаживани пульсаций вы30 нр мленного напр жени , содержащийThe prototype of this filter is a filter for smoothing ripples of high voltage, containing

сглаживающий дроссель с ферромагнитным сердечником, конденсатор, включенный параллельно выходным выВёдам, и ключевые элементы.a smoothing choke with a ferromagnetic core, a capacitor connected in parallel with the output leads, and key elements.

Недостатком известного фильтра вл ютс неудовлетворительные массогабаритные показатели при заданном коэффициенте сглаживани .A disadvantage of the known filter is the unsatisfactory weight and size parameters for a given smoothing factor.

Целью изобретени вл етс улучшение массогабаритных показателей.The aim of the invention is to improve the weight and size parameters.

Эта цель достигаетс тем, что в фильтре дл сглаживани пульсаций выпр мленного напр жени , содержащем сглаживающий дроссель с ферромагнитным сердечником, конденсатор, включенный параллельно выходным выводам, и ключевые элементы, обмотка сглаживающего дроссел выполнена с отводами, а ключевые элементы, число которых равно , где т - число отводов указанной обмотки, выполнены управл емыми , причем начало обмотки сглаживающего дроссел и каждый из ее отводов соединены с положительным входным выводом через соответствующий управл емый ключевой элемент, управл ющий электрод которого соединен с введенным блоком управлени , а конец обмотки сглаживающего дроссел подключен к одной обкладке конденсатора, друга обкладка которого подключена к отрицательному входному выводу.This goal is achieved by the fact that in a filter for smoothing pulsations of a rectified voltage containing a smoothing choke with a ferromagnetic core, a capacitor connected in parallel to the output terminals, and key elements, the winding of the smoothing choke is made with taps, and the key elements, the number of which is equal to t is the number of taps of the specified winding, made controllable, the beginning of the winding of the smoothing throttle and each of its taps are connected to the positive input terminal through the corresponding controlled the key element, the control electrode of which is connected to the inserted control unit, and the end of the winding of the smoothing throttle is connected to one plate of the capacitor, the other plate of which is connected to the negative input terminal.

На фиг. 1 дана электрическа схема фильтра; на фиг. 2 - графики токов и напр жений , по сн ющие работу фильтра.FIG. 1 given electrical filter circuit; in fig. 2 - graphs of currents and voltages that show how the filter works.

Фильтр содержит дроссель с магнитопроводом 1, на котором расположена обмотка 2 с промежуточными отводами (в данном случае дл отвода). К этим отводам и к началу обмотки сглаживани дроссел присоединены одни электроды полностью управл емых ключей 3-5, вторые электроды которых присоединены к положительному входному выводу 6, а управл ющие электроды присоединены к блоку 7 управлени . К концу обмотки дроссел присоединена одна обкладка конденсатора 8, друга обкладка которого подключена к отрицательному входному выводу 9, а параллельно с конденсатором 8 подключаетс нагрузка.The filter contains a choke with a magnetic core 1 on which winding 2 is located with intermediate taps (in this case for removal). To these taps and to the beginning of the smoothing winding of the throttles are attached one electrodes of fully controlled keys 3-5, the second electrodes of which are connected to the positive input terminal 6, and the control electrodes are connected to the control unit 7. One end of the capacitor 8 is connected to the end of the winding of the throttle, the other of which is connected to the negative input terminal 9, and a load is connected in parallel with the capacitor 8.

Фильтр дл сглаживани пульсаций выпр мленного напр жени работает следующим образом.The filter for smoothing the pulsations of the rectified voltage operates as follows.

Если посто нно замкнут ключ 3, тогда из-за конечного значени индуктивности дроссел через него протекает ток ib со средним значением Id, имеющим пульсацию периодом Т, равным периоду основной гармоники выпр мленного напр жени (фиг. 2). Сущность работы схемы состоит в том, что из-за электромагнитной инерции накопленна в магнитном поле сглаживающего дроссел энерги Wm и магнитный- поток Фь а следовательно, и намагничивающа сила дроссел не могут измен тьс скачкообразно. С другой стороныIf key 3 is permanently closed, then because of the final value of the inductance of the throttle, a current ib flows through it with an average value of Id, with a pulsation period T equal to the period of the fundamental harmonic of the rectified voltage (Fig. 2). The essence of the operation of the circuit is that, due to electromagnetic inertia, the energy Wm and magnetic flux F accumulated in the magnetic field of the smoothing throttle and, consequently, the magnetizing force of the throttle cannot change abruptly. On the other hand

F iWib, W - число витков обмотки сглаживающего дроссел , участвующее в работе в данЖгй момет, ib - мгновенное значение выпр мленного тока. Поэтому скачкообразное изменение W обуславливает скачкообразное изменение ib. По этой же причине пределы скачкообразного изменени ток можно выбирать, выбира число витков отдельных секций обмотки сглаживающего дроссел .F iWib, W is the number of turns of the winding of the smoothing throttles, participating in the work in this dan mgy, ib is the instantaneous value of the rectified current. Therefore, a jump-like change in W causes a jump-like change in ib. For the same reason, the limits of the hopping current can be selected by choosing the number of turns of the individual winding sections of the smoothing throttle.

Коммутационна функци pi, р2 и рз ключей 3, 4, 5 соответственно приведена на фиг. 2. В промежуток времени ti ... iz, соответствующий максимальному выпр млённому току обычного Г-образного индуктивноемкостного фильтра, замкнут ключ 3 и подключены все витки W обмотки дроссел . В момент времени , когда выпр мленный ток 1ь уменьшаетс , замыкаетс ключThe switching functions pi, p2 and pz of the keys 3, 4, 5, respectively, are shown in FIG. 2. In the time interval ti ... iz, corresponding to the maximum rectified current of a conventional l-shaped inductive filter, key 3 is closed and all turns W of the throttle winding are connected. At the point in time when the rectified current 1b decreases, the key closes

4, ключ 3 в то же врем размыкаетс , и число витков обмотки уменьшаетс на величину (W-Wi), где Wi - число витков обмотки сглаживающего дроссел , отключаемое ключом 4. Выпр мленный ток увеличиваетс скачкообразно в Wf(W-Wi) раз. В момент з, когда значение выпр мленного тока гб приближаетс к минимальному , замыкаетс ключ 5 и ток /ь увеличиваетс еще в (W-Wi)/(W-Wi-W2) раз,4, the key 3 is at the same time disconnected, and the number of winding turns decreases by (W-Wi), where Wi is the number of windings of the smoothing throttle switchable by key 4. The rectified current increases abruptly Wf (W-Wi) times. At the moment h, when the value of the rectified current of the GB approaches the minimum, the switch 5 closes and the current r increases even (W-Wi) / (W-Wi-W2) times,

где W - число витков обмотки дроссел , отключаемое ключом 5. Аналогично вышеприведенному в моменты t и скачкообразно увеличиваетс число витков обмотки сглаживающего дроссел , и тем самымwhere W is the number of turns of the winding of the throttles, turned off by the key 5. Similarly to the above, at the instants of t and the number of turns of the winding of the smoothing throttle increases and

скачкообразно уменьшаетс выпр мленный ток.the rectified current is abruptly reduced.

Положительным свойством предлагаемого фильтра вл етс и то, что уменьшение пульсации секционированием обмотки дроссел и переключением числа витков обмотки дроссел не измен ет среднего значени выходного напр жени фильтра, как это характерно транзисторным фильтрам. Выбором подход щей коммутационной функции переключени ключей получаетс максимальное уменьшение двухкратной амплитуды пульсации выпр мленного тока в () раз. Одновременно увеличиваетс частота пульсации в предельном случае вA positive feature of the proposed filter is that the reduction of pulsation by sectioning the throttle winding and switching the number of windings of the throttle winding does not change the average value of the output voltage of the filter, as is characteristic of transistor filters. By choosing the appropriate switching function of switching the keys, the maximum reduction of the double amplitude of the ripple of the rectified current by () times is obtained. At the same time, the pulsation frequency increases in the limiting case of

() раз, что вызывает увеличение эф4 )ективности конденсатора. Учитыва , что масса и габариты блока управлени и ключей незначительные по сравнению с дросселем и конденсаторной батареей, эффективность фильтрации при заданных габаритах и массе использованием секционированного дроссел и полностью управл емых ключей увеличиваетс при т 2 до 15 раз, а при т 3 в 28 раз.() times, which causes an increase in the efficiency of the capacitor. Taking into account that the weight and dimensions of the control unit and keys are insignificant compared to the choke and capacitor battery, the filtration efficiency with given dimensions and weight using partitioned chokes and fully controllable keys increases with m 2 up to 15 times, and with m 3 28 times.

Claims

1. USSR author's certificate No. 591884, cl. H 02M 1/14, 1978.

2. USSR author's certificate No. 412658, cl. H 02M 1/14, 1974 (prototype).