В системах электропитания достаточно широкое применение находят так называемые каскадные (комбинированные) схемы: выпрямления, позволяющие обеспечить повышение частоты первой гармоники пульсации и тем самым уменьшить размеры сглаживающих фильтров. Каскадные схемы по существу представляют собой комбинацию нескольких классических схем выпрямления, включенных между собой по выходу параллельно или последовательно и работающих на общую нагрузку. Причем выходные напряжения этих классических схем сдвинуты друг относительно друга по фазе. Кроме того, применение каскадных схем позволяет в отдельных случаях уменьшить потери в вентильном комплекте по сравнению с классическими схемами.
Примером каскадной схемы может служить схема выпрямления, представленная на рис. 1, а (схема Кюблера). Эта схема выпрямления представляет собой два классических трехфазных однотактных выпрямителя, выходные напряжения которых u'01 и u''01 сдвинуты друг относительно друга на угол 2-π/6. Для того чтобы обеспечить этот сдвиг по фазе, вторичные обмотки трансформатора Т одного классического выпрямителя при соединении по схеме звезда С выведенной нейтралью объединяются между собой концами, тогда как для второго выпрямителя- началами. Нейтральные точки двух этих выпрямителей соединяются между собой, образуя отрицательный полюс выходного напряжения u01 выпрямителя. В результате ЭДС фаз вторичных обмоток, расположенных на каждом из стержней магнитопровода, оказываются сдвинуты друг относительно друга на угол, равный π. Диаграмма ЭДС фаз вторичных обмоток приведена на рис. 1, в, на которой так же толстыми (сплошной и пунктирной) линиями показаны диаграммы напряжений u'01 и u''01.
Для того чтобы обеспечить одновременную работу двух фаз, принадлежащих различным классическим выпрямителям, катоды диодов этих выпрямителей подключаются к двухобмоточному уравнительному реактору Lyp, а нагрузка Rн (через сглаживающий фильтр) подключается к средней точки этого реактора. Временная диаграмма выходного напряжения выпрямителя, соответствующая его нормальному режиму работы, показана на рис. 1, г жирной линией. Там же показаны кривые напряжения u'01 и u''01.
В интервале углов ω1t1...ω1t3 наибольшее положительное значение ЭДС имеет фаза е2а, вследствие чего ток нагрузки должен протекать через диод, подключенный к этой фазе и обмотку W' уравнительного реактора. При достаточной индуктивности этой обмотки и соответствующем токе нагрузке ЭДС самоиндукции eω' = eω становится достаточной, для того чтобы заставить, начиная с момента ω1t >ω1t1, включиться в работу фазу е2y. При этом в интервале ω1t1 — ω1t2 напряжение u01 на выходе выпрямителя оказывается равным е2а — eω' = е2y + eω, т. е. u01 = (е2а + е2у)/2. В результате в этом интервале углов через каждую из этих фаз вторичных обмоток трансформатора Т и соответствующие им диоды будут протекать токи, равные половине тока нагрузки. Затем в интервале будет работать по-прежнему фаза е2a и фаза e2z, потом фаза e2z и фаза е2b и т. д. Как видно из рис. 1, г, период изменения u01 оказывается в 6 раз меньше периода напряжения питающей сети, т. е для данной схемы р = 6.
Среднее значение выходного напряжения выпрямителя
Е01 = 1,17Е2.
Коэффициент пульсации по первой гармонике, как и в трехфазной мостовой схеме выпрямления, равен 0,057.
Диаграммы токов фазы вторичной обмотки i2а и первичной обмотки i2A показаны соответственно на рис. 1, д, е.
Достоинством данной схемы выпрямления перед трехфазной мостовой является то, что потери в диодах оказываются существенно меньшими. По таким параметрам, как габаритная мощность трансформатора и обратное напряжение диода, эта схема уступает трехфазной мостовой. Кроме того, она требует введения дополнительного элемента — уравнительного реактора, габаритная мощность которого обычно составляет (0,05... 0,1)Р0.
Область применения этой каскадной схемы — относительно низкие выходные напряжения (до нескольких десятков вольт) и относительно большие токи нагрузки (сотни ампер).
Каскадные схемы выпрямления строятся и на базе трехфазных мостовых схем выпрямления, включаемых между собой относительно нагрузки параллельно или последовательно, что позволяет обеспечить р = 12. Для того чтобы обеспечить сдвиг по фазе между выходными напряжениями трехфазных мостовых схем выпрямления, можно (как один из вариантов) первичную обмотку трансформатора для одного выпрямителя соединить по схеме звезда, а первичную обмотку для другого выпрямителя — по схеме треугольник. В этом случае при соединении вторичных обмоток трансформаторов по одной и той же схеме (как правило, по схеме треугольник) выходные напряжения образующих трехфазных мостовых схем будут сдвинуты друг относительно друга на угол в 30°, что и позволит получить число фаз выпрямления р для каскадной схемы, равное 12. При построении каскадных схем выпрямления с р = 18 и выше вторичную (вторичные) обмотку соединяют по схеме несимметричного зигзага.
Используемая литература:Электропитание устройств и систем телекоммуникаций:
Учебное пособие для вузов / В. М. Бушуев, В. А. Демянский,
Л. Ф. Захаров и др. — М.: Горячая линия—Телеком, 2009. —
384 с.: ил.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com