Материал: Аналоговая и цифровая электроника. Учебное пособие. 2000

В общем случае ИВП состоят из нескольких функционально законченных блоков, а именно: трансформатора для согласования напряжений, выпрямителя, сглаживающего фильтра, стабилизатора напряжения.

Стабилизатор напряжения в ряде случаев может отсутствовать. На рисунке 95 приведены структурные схемы ИВП.

Наиболее распространена схема (а), которая включает в себя трансформатор, выпрямитель, фильтр и стабилизатор напряжения.

Схема отличается простотой и надежностью, однако имеет большие массогабариты из-за размеров силового трансформатора.

Этот недостаток отсутствует у схемы, изображенной не рисунке (б), в которой первичное напряжение (сеть) сначала выпрямляется и поступает на генератор

Рис. 95. Структурные схемы ИВП.

высокой частоты (30÷100) кГц. Генератор нагружен на трансформатор и далее, как и в схеме (а), идут выпрямитель, фильтр и стабилизатор напряжения.

Благодаря высокой частоте размеры и вес трансформатора и фильтров будут значительно меньше.

Существуют другие структурные схемы ИВП. К основным параметрам ИВП относятся:

номинальные уровни входного Uвх.ном. и выходного Uвых.ном. напряжений;

предельные отклонения входного и выходного напряжений от номинальных значений;

коэффициенты нестабильности выходного напряжения и тока:

где Uвх –изменение входного напряжения, Uвых – изменение выходного напряжения, Iвых – изменение выходного тока;

выходная мощность (или выходной ток);

коэффициент пульсации ε = Umi ,

Uном

где Umi – амплитуда основной гармоники выпрямительного тока.

Выпрямители предназначены для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока.

81

В зависимости от источника первичного электропитания выпрямители бывают однофазные и трехфазные. Кроме того выпрямители могут быть однополупериодные и двухполупериодные.

Схема однофазного однополупериодного выпрямителя приведена на рисунке

96.

На вход выпрямителя поступает синусоидальное напряжение … В интервале времени от 0 до T/2 диод открыт и ток в нагрузке повторяет форму входного

а) б)

Рис. 96. Схема однополупериодного выпрямителя (а) и временная диаграмма его работы (б).

Однополупериодные выпрямители отличаются простотой, но имеют низкую эффективность и высокий коэффициент пульсации. Частота пульсаций равна частоте выпрямляемого напряжения.

Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя приведена на рисунке

97.

Здесь диоды работают попеременно в каждый полупериод. Средний выпрямительный ток в нагрузке равен:

82

Частота пульсации здесь в два раза выше, а коэффициент пульсации в два раза меньше ε=0,67.

Схема двухполупериодного выпрямителя со средней точкой (рис.97 а) имеет два диода, однако требует двух обмоток трансформатора. Кроме того, обратное

напряжение на диодах равно удвоенному максимальному входному

напряжению Uобр.диода=2Umax.

Эти недостатки отсутствуют у мостовой схемы (рис.97 б), но здесь четыре диода и КПД такого выпрямителя ниже.

Схема трехфазного однополупериодного выпрямителя приведена на рисунке 98.

Рис. 97. Схема однофазного двухполупериодного выпрямителя со средней точкой (а) и мостового (б) и его диаграмма работы (в).

Здесь обмотки трансформатора включены по схеме звезды с выводом от общей точки 0. В течении одного периода входного напряжения последовательно открываются три диода VD1-VD3:

83

а) б)

Рис. 99. Схема Ларионова (а) и временная диаграмма работы (б).

Частота переменной составляющей выходного напряжения в три раза превосходит частоту входного напряжения. Для сети 50 Гц fпульс=150Гц. Коэффициент пульсации ε=0,25.

Схема трехфазного двухполупериодного выпрямителя (схема Ларионова) рис.99 содержит 6 диодов. Для обеспечения тока в нагрузке в схеме

а) б)

Рис. 98. Схема трехфазного однополупериодного выпрямителя (а) и временная диаграмма его работы (б).

Ларионова используются обе полуволны питающего трехфазного напряжения. Поэтому выпрямленное напряжение Uн отличается более высоким качеством.

84