정류기로부터 수신된 전압은 일정하지 않고 맥동합니다. 이는 상수 및 가변 구성 요소로 구성됩니다. 일정한 성분에 비해 가변 성분이 클수록 리플이 커지고 정류 전압의 품질이 나빠집니다.

교번 성분은 고조파에 의해 형성됩니다. 고조파 주파수는 등식에 의해 결정됩니다.

f(n) = kmf ,

여기서 k는 고조파 수, k = 1, 2, 3, ..., m은 정류된 전압의 펄스 수, f는 네트워크 전압의 주파수입니다.

정류된 전압의 품질을 평가합니다. 리플 인자 p이는 정류된 전압의 평균값과 부하의 기본 고조파 진폭에 따라 달라집니다.

정류된 전압 곡선에 포함된 고조파 성분 n = km의 순서는 펄스 수에만 의존하며 특정 펄스에 의존하지 않습니다. 가장 작은 숫자의 고조파는 가장 큰 진폭을 갖습니다.

n차 고조파 성분의 전압 유효값은 이상적인 비조정 정류기의 정류 전압 Ud의 평균값에 따라 달라집니다.

실제 회로에서 한 다이오드에서 다른 다이오드로의 전류 전이는 특정 유한 시간 동안 발생하며 분수로 측정되며 정류 각도. 정류각이 있으면 고조파의 진폭이 크게 증가합니다. 그 결과 그들은 성장한다. 정류된 전압 리플.

저주파 및 고주파 고조파로 구성된 정류 전압의 교류 구성 요소는 부하에 교류 전류를 생성하여 다른 전자 장치에 간섭 효과를 줍니다.

을 위한 정류된 전압 리플 감소정류기의 출력 단자와 부하 사이에는 다음이 포함됩니다. 앤티앨리어싱 필터이는 고조파를 억제하여 정류된 전압의 리플을 크게 감소시킵니다.

스무딩 필터의 주요 요소는 (초크) 및 저전력 트랜지스터입니다.

패시브 필터(트랜지스터 및 기타 증폭기 제외)의 작동은 리액티브 요소(인덕터 및 커패시터)의 저항 값의 주파수 의존성을 기반으로 합니다. 인덕터 Xl과 커패시터 Xc의 리액턴스: Xl = 2πfL, Xc = 1/2πfC,

여기서 f는 반응성 요소를 통해 흐르는 전류의 주파수, L은 인덕터의 인덕턴스, C는 커패시터의 커패시턴스입니다.

반응성 요소의 저항 공식에 따르면 전류 주파수가 증가함에 따라 코일 저항이 증가하고 커패시터 저항이 감소합니다. 을 위한 직류커패시터의 저항은 무한대이고 인덕터의 저항은 0입니다.

이 기능을 통해 인덕터는 정류된 전류 및 지연 고조파의 직접 성분을 자유롭게 통과시킬 수 있습니다. 또한 고조파 수가 높을수록(주파수가 높을수록) 지연 시간이 더 효과적으로 발생합니다. 반대로 커패시터는 직류 성분을 완전히 차단하고 고조파가 통과하도록 허용합니다.

필터의 효율성을 특징짓는 주요 매개변수는 다음과 같습니다. 평활화(필터링) 계수

q = p1 / p2,

여기서 p1은 필터가 없는 회로에서 정류기 출력의 리플 요인이고, p2는 필터 출력의 리플 요인입니다.

실제로는 수동 L자형, U자형 및 공진형 필터가 사용됩니다. 가장 널리 사용되는 것은 L 자형과 U 자형이며 그 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1. 정류된 전압 리플을 줄이기 위한 L자형(a) 및 U자형(b) 필터의 수동 평활 회로

필터 초크 L의 인덕턴스와 필터 커패시터 C의 커패시턴스를 계산하기 위한 초기 데이터는 정류기의 리플 요인, 회로 설계 옵션 및 필터 출력에서 ​​필요한 리플 요인입니다.

필터 매개변수의 계산은 평활화 계수를 결정하는 것부터 시작됩니다. 다음으로 필터 회로와 그 안에 있는 커패시터의 커패시턴스를 무작위로 선택해야 합니다. 필터 커패시터의 커패시턴스는 아래 주어진 커패시턴스 범위에서 선택됩니다.

실제로 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 4000μF 용량의 커패시터가 사용됩니다. 높은 작동 전압에서는 이 시리즈의 더 작은 정전 용량 값을 사용하고, 낮은 전압에서는 더 큰 정전 용량 값을 사용하는 것이 좋습니다.

L자형 필터 회로의 인덕터 인덕턴스는 대략적인 식으로 결정할 수 있습니다.

U자형 계획의 경우 –

공식에서 커패시턴스는 마이크로패럿으로 대체되고 결과는 헨리로 표시됩니다.

정류된 전압 리플 필터링

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파급력은 변수를 고려할 때 가장 자주 언급되는 요소입니다. 전기. 그런 다음 전압이나 전류의 리플 요인을 고려합니다. 전압(전류) 리플 계수는 내부적으로 전압(전류) 리플 계수, 전압(전류) 리플 계수, 평균값, 유효값으로 구분됩니다.

일반적으로 정류 장치 출력의 전압 파형에는 일정한(유용하다고 함) 성분과 교번(맥동) 성분이 있습니다.

정의

전압(전류) 리플 계수그들은 맥동 전압 (전류)의 가변 구성 요소의 진폭 값 (최대 값)과 직접 구성 요소의 비율과 동일한 값을 호출합니다.

정류된 전압을 푸리에 급수 형태로 나타내는 경우, 일정한 성분()과 진폭을 갖는 특정 수()의 고조파의 합으로 전압 리플 계수()는 다음 공식에 의해 결정될 수 있습니다.

여기서 n은 고조파 수입니다.

이 경우 구성 요소는 맥동과 달리 정류기 활동의 유용한 결과로 간주됩니다. 리플 모양이 복잡하면 최대값이 첫 번째 고조파가 아닐 수도 있지만 일반적으로 k로 이해됩니다. 이는 계산에 사용되며 장비의 기술 문서에 기록됩니다.

다양한 전압(전류) 리플 계수

평균 전압(전류) 리플 계수는 리플 전압(전류)의 가변 성분의 평균값과 상수 성분의 비율과 동일한 값입니다.

실효값에 따른 전압(전류) 리플 계수는 맥동 전압(전류)의 가변 성분의 실효값과 그 상수 성분의 비율로 구해지는 매개변수입니다.

종종 소비자는 정류 장치 출력의 고조파 중 어느 것이 가장 큰 범위를 갖는지 신경 쓰지 않습니다. 흥미로운 점은 절대 맥동 계수()로 특징지어지는 맥동의 전체 범위입니다. 이는 다음 식으로 결정됩니다.

또는 다음 공식을 사용하세요.

전압 리플 계수는 오실로스코프 또는 두 개의 전압계를 사용하여 측정됩니다.

리플 인자는 전기 에너지원의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하도록 설계된 장치인 정류기의 가장 중요한 특성 중 하나입니다.

단위

맥동 계수는 무차원 양으로 간주되거나 백분율로 표시될 수 있습니다.

문제 해결의 예

실시예 1

운동	정류 장치 출력의 정전압이 20V이고 리플 전압이 이라면, 두 가지 계산 옵션의 1차 고조파에 대한 리플 계수, 절대 리플 계수는 무엇입니까?
해결책	다음 식을 사용하여 첫 번째 고조파에 대한 전압 리플 계수를 찾습니다. 여기서 n =1입니다. 계산을 수행해 보겠습니다. 다음 공식을 사용하여 절대 전압 리플 계수(옵션 1)를 찾습니다. 계산해보자: 절대 전압 리플 인자에 대한 두 번째 옵션: 계산해보자:
답변

실시예 2

운동	교류 전압이 정현파 형태로 정합 장치의 1차 권선에 적용되면(그림 1), 2차 권선의 단자에 전압이 발생합니다. 다이오드는 주기의 절반 동안만 전류를 전도합니다. 교류 전압. 양극의 전위(VD)가 0보다 큰 기간의 양의 절반에서는 다이오드가 개방되고 변압기의 2차 권선 전체 전압이 다이오드에 적용됩니다. 평균값을 기준으로 전류 리플 계수는 어떻게 됩니까?

PWM용 필터 계산

이 기사에서는 펄스 폭 변조를 평활화하기 위한 가장 간단한 필터 회로의 계산에 대해 설명합니다. PWM이란 무엇이며, 어디에 사용되며, 구현하는 방법은 별도의 기사에서 읽어보세요.

가장 먼저 집중해야 할 것은 필터를 만들려는 회로의 목적입니다. 조금 단순화하면 PWM 회로는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

예를 들어 신호 PWM의 예는 가장 간단한 DAC입니다. 전력 PWM이란 예를 들어 다음과 같이 전원 스위치 출력의 PWM 신호를 의미하는 경우가 가장 많습니다. 펄스 소스영양 (IIP). 엄밀히 말하면 전원 공급 장치에서 PWM 신호 자체는 신호 회로(트랜지스터 제어)에도 사용되며 이러한 소스의 출력에서 ​​신호는 제어 신호의 모양을 반복하지만 전력이 더 높으므로 다음을 허용하는 필터가 필요합니다. 통과할 수 있는 더 높은 권한.

신호 회로의 PWM 필터링

저항 부하가 높은 간단한 신호 회로의 경우 가장 최적의 필터링 회로는 본질적으로 간단한 저역 통과 필터인 통합 RC 회로입니다. 고려할 때 "RC 회로 통합"이라는 개념이 사용됩니다. 충동 반응이 체인.

그림 1. 가장 간단한 저역 통과 필터는 RC 회로와 주파수 응답을 통합한 것입니다.

필터의 가장 큰 특징은 컷오프 주파수 (그림 1은 각도 차단 주파수 - Ωs를 보여줍니다.) - 필터 출력에서 ​​주어진 주파수의 진동 진폭은 입력 값에서 ~0.707(-3dB) 수준으로 감쇠됩니다. 차단 주파수는 다음 공식으로 결정됩니다.

여기서 R과 C는 저항기의 저항(옴)과 커패시터의 커패시턴스(패럿)입니다. 스무딩 필터가 올바르게 작동하려면 RC 체인의 시간 상수( τ = RC)은 PWM 주기에 대해 가능한 한 짧아야 하며, 그러면 커패시터의 완전 충전-방전이 한 주기에 발생하지 않습니다.

다음 중요한 매개변수, 이는 주어진 주파수에서 진동의 감쇠를 계산할 수 있게 해줍니다. 투과계수필터는 K = U out / U in 비율입니다. 주어진 RC 체인의 경우 전송 계수는 다음과 같이 계산됩니다.

이러한 공식을 알고 저항기의 일정한 전압 강하를 고려하면 다음과 같이 필터를 대략적으로 계산할 수 있습니다. 필요한 특성- 예를 들어 사용 가능한 용량 또는 필요한 맥동 수준을 지정합니다.

RC PWM 필터 계산기

PWM 신호에서 평활화된 정현파 신호를 얻으려면 필터 차단 주파수가 최대 신호 주파수보다 높아야 하며 이는 PWM 주파수가 훨씬 더 높아야 함을 의미합니다.

전원 회로의 PWM 필터링

부하 저항이 낮은 전력 회로(예: 전기 모터 권선)에서는 필터 저항기의 손실이 매우 커집니다. 유사한 사례저역 통과 필터는 인덕터와 커패시터에 사용됩니다.

그림 2. LC 회로의 저역 통과 필터와 주파수 응답.

LC 필터는 자체 공진 주파수를 갖는 기본 발진 회로이므로 실제 주파수 응답은 그림 2에 표시된 주파수 응답과 약간 다릅니다.

이 기사는 전력 회로용 필터에 관한 것이므로 필터를 계산할 때 입력 전압의 기본 고조파도 필터에 의해 감쇠되어야 하므로 공진 주파수가 PWM 주파수보다 낮아야 한다는 점을 고려해야 합니다. .

LC 회로의 공진 주파수 계산 공식:

f = 1/(2π(LC) 0.5)

회로의 공진 주파수가 PWM 주파수와 일치하면 LC 회로가 생성 모드로 들어가 출력에 혼란이 발생할 수 있으므로 이러한 오해를 주의 깊게 피하시기 바랍니다. 또한 이 필터를 설계할 때 원하는 결과를 얻기 위해 관찰하면 좋을 몇 가지 미묘한 차이가 있습니다. 즉, 다음과 같습니다.

1. 고주파수 고조파 성분 중 하나에서 공진 현상을 제거하려면 필터의 파동 임피던스가 부하 저항과 동일한 조건에서 커패시터의 커패시턴스를 찾는 것이 좋습니다.
2. 이러한 필터를 사용하여 리플을 완화하려면 가장 낮은 맥동 주파수에 대한 커패시터의 용량성 리액턴스가 부하 저항만큼 작고 1차 고조파에 대한 인덕터의 유도성 리액턴스보다 훨씬 작은 것이 바람직합니다.

LC 필터의 복소 이득은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 n은 입력 신호의 고조파 성분 수입니다. 나- 허수 단위, Ω = 2πf, L - 인덕터의 인덕턴스(H), C - 커패시터 용량(F), R - 부하 저항(Ohm).

공식을 보면 고조파가 높을수록 필터에 의해 더 잘 억제되므로 첫 번째 고조파에 대해서만 레벨을 계산하는 것으로 충분합니다.

투과 계수의 복소 표현에서 지수 표현으로 이동하려면 복소수의 계수를 찾아야 합니다. (나처럼) 연구소에서 수학 수업을 잤던 사람들을 위해 복소수의 계수는 매우 간단하게 계산된다는 점을 상기시켜 드리겠습니다.

2. 보조 전원.
기본 회로, 매개변수 및 특성

2.1. 구조적 계획비에빠

정류기 장치는 공급 네트워크의 교류 전압을 부하의 직류 전압으로 변환합니다. 이들은 보조 전원(SPPS)으로 사용되며 그 블록 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 2.1.

쌀. 2.1. VIP 블록 다이어그램

전력 변압기 Tr AC 네트워크 전압을 줄입니다. 유 1빈도 f=50 Hz를 필요한 값으로 유 2. 또한 변압기는 전원 공급 네트워크와 VEP 부하의 갈바닉 절연을 제공합니다. 정류기 안에 AC 전압을 변환합니다 유 2동일한 극성의 정류 맥동 전압으로 U d. 앤티앨리어싱 필터 에프정류된 전압 리플을 줄입니다. U d. 안정제 성일정한 출력 전압을 유지 유 아웃네트워크 전압이 변동될 때 유 1또는 VIP의 부하가 변경됩니다.

2.2.기본 정류 회로

저전력 전원 공급 장치(최대 수백 와트)는 일반적으로 단상 주전원 전압으로 구동되는 정류기를 사용합니다. 단상 정류기에서는 다이오드 연결을 위한 세 가지 주요 회로가 사용됩니다. 하나의 다이오드가 있는 단상 반파 회로, 단상 전파 회로: 두 개의 다이오드가 있는 중간점 회로(제로 회로) 및 브리지 회로 4개의 다이오드.

중(최대 1000W) 이상(1000W 이상) 전력의 DC 전원 공급 장치는 3상 전압으로 구동되는 정류 장치를 사용합니다. 3상 정류기는 3개의 다이오드가 있는 반파 회로 또는 6개의 다이오드가 있는 전파 회로(3상 브리지 또는 Larionov 회로라고 함)를 사용하여 NPO에서 만들 수 있습니다.

2.3. 단상 정류 회로

2.3.1.반파 정류 회로

단상 반파 정류 회로(그림 2.2)가 가장 간단합니다. 반도체 다이오드 VD1단방향 전도성을 갖는 는 부하와 직렬로 연결됩니다. 로드.

쌀. 2.2. 반파 정류 회로

정류기 전압 및 전류의 타이밍 다이어그램 (그림 2.3)은 그러한 회로에서 전류가 ID전압의 양의 반주기 동안에만 부하를 통해 흐릅니다. 너 2, 변압기의 2차 권선에서 나옵니다(그림 2.3 a, b). 결과적으로 부하가 걸려 로드맥동 전압이 나타납니다 너양극성(그림 2.3c). 전압의 음의 반주기에서 너 2다이오드 VD1마감, 현재 난 =0다이오드는 역전압에 노출됩니다. 너 2, 최대값은 진폭과 같습니다. 2m, 즉 다이오드 양단의 전압입니다(그림 2.3 d).

부하 전반에 걸쳐 정류된 리플 전압 너범위 등의 표현식으로 설명됩니다. 상수 성분과 가변 성분의 합으로 표현될 수 있습니다.

비정현파 가변 구성요소는 일련의 고조파, 즉 일련 번호에 따라 주파수가 증가하고 진폭이 감소하는 일련의 정현파 구성요소로 표시될 수 있습니다. 그러면 맥동 전압은 고조파 푸리에 급수로 표현될 수 있습니다.

쌀. 2.3. 반파 타이밍 다이어그램

반파 정류 회로의 경우 다음 식으로 작성됩니다.

푸리에 급수를 사용하여 정류 회로의 주요 매개변수가 결정됩니다.

DC 성분은 네트워크 전압 기간 동안 정류기가 무부하 모드로 작동할 때 부하에서 정류된 전압의 평균값으로 계산됩니다.

부하의 리플 전류의 평균값은 다음 식으로 결정됩니다.

정류된 전압의 교류 구성요소는 최대값(기본 고조파)으로 특성화됩니다. – 기본 고조파의 진폭.

정류기의 효율은 기본 고조파 Um의 진폭과 정류된 전압의 평균값의 비율에 의해 결정되는 리플 계수의 값에 의해 결정됩니다.

이 경우 기본 고조파의 리플 주파수는 정류된 전압의 리플 주파수와 일치하고 네트워크 전압 주파수와 같습니다.

반파장 회로의 장점은 단순성이다. 단점: 변압기의 큰 크기, 큰 리플 요인, 낮은 빈도기본 고조파. 따라서 이러한 정류 회로는 주로 저전력 회로에 전원을 공급하는 데 제한적으로 사용됩니다. 높은 전압, 예: 음극선관.

2.3.2.중간점이 있는 전파 회로

중간점이 있는 단상 전파 회로(그림 2.4)는 다이오드가 공통 부하에서 작동하는 두 개의 반파 정류기의 병렬 연결입니다.

쌀. 2.4. 중간점이 있는 전파 회로

전압을 가할 때 너 1 2차 권선의 각 절반에 있는 변압기의 1차 권선에 전압이 나타납니다. 너 21, 너 22(그림 2.5a). 2차 권선 승 21그리고 승 22일관되게 그에 따라 포함됩니다. 회로의 다이오드는 각각 반주기 동안 교대로 전류를 전도합니다(그림 2.5 b, c). 전반기 동안 다이오드에 VD1양의 반파장 전압이 인가됨 너 21, 다이오드 권선 회로에서 승 21전류 흐름 나는 21(그림 2.5b 참조) 다이오드 VD2이때 열린 다이오드를 통해 연결되어 있으므로 이때 닫혀 있습니다. VD1변압기의 양쪽 권선에 역전압이 인가됨 (그림 2.5f). 다음 반기에는 다이오드가 열릴 것이다 VD2,그리고 현재 나는 22다이오드 - 권선 회로가 흐릅니다. 승 22. (그림 2.5c 참조) 따라서 부하 저항을 통해 로드전류는 같은 방향으로 교대로 흐른다. 나는 21그리고 나는 22. 결과적으로 부하가 걸려 로드전류의 반파가 형성된다 ID및 전압 너같은 부호 (그림 2.5 d, e).

이 회로에 의해 정류된 전압은 반파장 회로의 전압처럼 맥동합니다. 즉, 고조파 푸리에 급수로 확장될 수 있습니다.

부하 전체에 걸쳐 정류된 전압의 평균값은 어디에 있습니까? 정류기가 유휴 모드에서 작동하는 경우 다음 식으로 결정됩니다.

쌀. 2.5. 중간점 회로의 타이밍 다이어그램

따라서 변압기의 2차 권선 전압의 유효값은 다음과 같습니다.

정류된 현재 값 ID다음 표현식에 의해 결정됩니다.

변압기 2차 권선의 전류 진폭 그리고 유효값 .

전파장 회로에서는 주 고조파 성분의 진폭이 다음 값으로 감소하므로 리플 계수도 감소합니다.

.

타이밍 다이어그램(그림 2.5 a, d 참조)에서 부하의 전압이 최대값에 도달한 것이 분명합니다. 2m정류된 전압 기간 동안 두 번. 따라서 부하 전압 리플 주파수는 U d주전원 전압 주파수의 두 배와 같습니다.

중간점 정류 회로에서는 2차 권선의 전류가 교대로 흐릅니다(권선에서). 승 21처음부터 끝까지, 그리고 권선에서 승 22처음부터 끝까지), 따라서 변압기 코어는 바이어스되지 않으며 순전히 정현파 전류가 1차 권선에 작용하여 일반 전력이 감소하고 변압기의 활용도가 향상됩니다. 반파정류회로에 비해 정류전압 값이 2배 증가 U d그리고 현재 ID, 맥동계수가 감소하였다.

회로의 단점: 2차 권선의 중간 지점을 출력해야 하는 필요성, 균등성을 보장하기 위해 2차 권선의 균형을 유지해야 하는 필요성, 다이오드의 큰 역전압, 변압기 크기의 증가.

2.3.3.전파 브리지 회로

고려 중인 회로(그림 2.6)에서 정류기는 4개로 구성됩니다. 반도체 다이오드, 브리지 다이어그램에 따라 조립되었으며 대각선 중 하나에 ab변압기의 2차 권선 전압이 연결되고 다른 권선에는 CD– 부하 저항 Rd.부하의 양극은 다이오드 음극의 공통 연결 지점입니다(점 디), 음수 – 양극의 연결 지점 (점 와 함께).

쌀. 2.6. 전파 브리지 회로

회로의 작동은 그림 1에 나와 있습니다. 그림 2.7은 다양한 섹션에서 이상적인 브리지 회로에 대한 전류 및 전압의 형태를 보여줍니다. 변압기의 2차 권선의 전압과 전류는 고조파 법칙에 따라 시간이 지남에 따라 변합니다(그림 2.7a).

;

공급 전압의 양의 반주기 동안 포인트 잠재력 ㅏ긍정적이고 포인트는 비- 부정적인. 다이오드 VD1그리고 VD3순방향으로 켜지고 현재 펄스가 켜집니다. 나는 13 2차 권선의 양극 단자에서 다이오드를 통과합니다. VD1,짐 로드개방형 다이오드를 통해 VD3변압기 2차 권선의 음극 단자에 연결합니다(그림 2.6). 이 전류의 모양은 전류의 모양을 따릅니다. 나는 2변압기의 2차 권선(그림 2.7b). 짐을 헤치며 로드, 현재 펄스 나는 13그것에 대한 긴장이 풀린다. 너(그림 2.7d) 이는 다이오드의 전압 손실을 고려하지 않고 양의 전압 반파의 모양을 반복합니다. 즉, 리플 진폭을 갖습니다. 첫 번째 반주기 동안 다이오드는 VD2그리고 VD4반대 방향으로 켜져 있기 때문에 잠겨 있습니다. 이 다이오드는 음의 역전압에 노출되며, 그 최대값은 다음과 같습니다. (그림 2.7f).

변압기의 2차 권선에서 전압 극성이 변경되면 다이오드의 양극이 VD2"+"에 연결하고 다이오드의 음극 VD4"-" 전압으로 설정합니다(그림 2.6 참조). 이제 후반 사이클 동안 직류 전압의 영향으로

쌀. 2.7. 브리지 타이밍 다이어그램

다이오드가 있다 VD2그리고 VD4및 다이오드 VD1그리고 VD3역전압으로 인해 잠김 (그림 2.7g 참조)

변압기의 2차 권선 회로에서 개방형 다이오드 VD2그리고 VD4그리고 짐 로드전류 펄스가 통과합니다 나는 24전류 펄스와 동일한 모양(그림 2.7c 참조) 나는 13, 부하에서 전압 펄스를 분리하며 그 크기와 극성은 첫 번째 반주기와 동일합니다 (그림 2.7e).

따라서 부하 회로에서 전압이 변환되는 기간 동안 로드두 개의 전류 펄스는 방향을 바꾸거나 부하 전류를 생성하지 않고 통과합니다. (그림 2.7d 참조), 맥동 전압이 부하에서 방출되는 영향 (그림 2.7e 참조), 중간 점이있는 회로와 동일한 유형 정류 된 전압에는 일정한 구성 요소와 무한한 고조파 성분 시리즈이며 고조파 푸리에 시리즈로 작성될 수 있습니다.

DC 구성요소는 정류기가 무부하 모드에서 작동할 때 부하 전체에 걸쳐 정류된 전압의 평균값으로 계산됩니다.

정류 전류를 계산할 때 ID부하를 통해 전류가 개방형 다이오드를 통과하면 전압이 떨어지며 그 값은 참고 도서에 표시되므로 부하의 전류는 다음 식에 의해 결정됩니다.

2차 권선 전류의 유효 값은 다음 관계식으로 부하 전류와 관련됩니다. 정류된 전압의 기본 고조파 성분은 다음 식으로 결정됩니다.

따라서 리플 주파수는 변환된 주파수의 두 배와 같습니다. 주전원 전압:

기본 고조파 성분의 진폭은 반파장 회로에 비해 감소하므로 리플 요인도 감소합니다.

.

정류 회로에서 작동할 때 다이오드의 손상을 방지하려면 다이오드를 선택할 때 변압기 2차 권선의 전압 및 전류의 최대값을 고려해야 합니다. 다이오드 양단의 최대 역전압은 2차 권선 끝의 전압과 동일합니다. 따라서 중간점이 있는 회로의 경우 , 반파장 및 브리지 회로의 경우 - . 전파 정류 회로에서는 전류 펄스가 반주기 동안만 다이오드를 통과하므로 다이오드에 흐르는 전류의 평균값은 정류 전류의 절반이 됩니다. 반파 회로에서는 동일한 전류가 다이오드를 통해 흐릅니다. 다이오드 및 부하:

브리지 회로는 단상 정류기의 기본 회로입니다. 변압기 없이 사용할 수 있습니다. 즉, 네트워크 전압이 필요한 정류 전압을 제공하는 경우 교류 회로에 직접 연결할 수 있습니다. 변압기로 작업할 때 전류 펄스 나는 13그리고 나는 24변압기의 2차 권선에서는 서로를 향하므로 일정한 구성 요소가 보상되고 변압기는 일정한 자화가 없는 모드에서 작동합니다. 중간점 회로에 비해 브리지 회로는 2차측에 하나의 권선만 배치되므로 변압기 크기가 더 작습니다.

2.4.앤티앨리어싱 필터

다이오드 블록의 출력 전압은 항상 맥동하며, 정전압 외에도 다양한 주파수의 여러 정현파 구성 요소를 포함합니다. 대부분의 경우 음식은 전자 기기맥동 전압은 완전히 허용되지 않습니다. 리플 계수의 허용 값에 ​​대한 요구 사항은 장치의 목적과 작동 모드에 따라 다릅니다. 예를 들어, 입력 증폭기 스테이지의 경우 리플 요인은 다음 범위 내에 있을 수 있습니다. . 장치에 전력을 공급하려면 이러한 리플을 전기 장치의 작동에 큰 영향을 미치지 않는 최소 수준으로 줄여야 합니다.

이를 위해 정류된 전압의 직접 성분만 출력으로 전달하고 교번 성분을 최대한 감쇠시키는 평활 필터가 사용됩니다. 필터의 주요 요소는 인덕턴스(부하와 직렬로 연결됨)와 커패시터(부하와 병렬로 연결됨)입니다. 이러한 요소의 평활화 효과는 인덕턴스가 고주파 전류에 대해 큰 저항()을 나타내고 저주파 전류에 대해 작은 저항을 나타내고 커패시터가 큰 저항(저주파 전류 및 낮은 저항에 대해)을 나타내기 때문입니다. 고주파 전류용.

리플 평활화의 효율성은 필터 입력과 출력의 리플 계수 비율인 평활화 계수로 평가됩니다.

평활화 계수는 필터가 정류된 전압의 리플을 몇 배나 감소시키는지를 나타냅니다.

커패시터와 인덕턴스를 연결하는 방법에 따라 용량 성 (그림 2.8 a), 유도 성 (그림 2.8 b), L 자형 (그림 2.8 c), L 자형 (그림 2.8 a) 필터 유형이 구별됩니다. 2.8d).

쌀. 2.8. 전기 회로앤티앨리어싱 필터

그림에서. 그림 2.9는 필터 없이 작동할 때(그림 2.9a), 용량성(그림 2.9b) 및 유도성(그림 2.9c) 필터가 켜져 있을 때 전파 정류기의 출력 전압에 대한 오실로그램을 보여줍니다.

쌀. 2.9. 작동 중 타이밍 다이어그램: a) 필터 없음;
b) 용량성 필터 사용; c) 유도 필터 포함

용량성 필터를 사용하는 경우 커패시터의 주기적인 충전과 그에 따른 부하 저항으로의 방전으로 인해 정류된 전압 및 전류의 리플이 평활화됩니다. 커패시터는 전류로 충전됩니다. ID정류기 출력 (그림 2.9 a)의 맥동 전압의 순간 값이 부하 (및 커패시터)의 전압보다 높을 때 짧은 시간 동안 다이오드를 통해 흐릅니다. 커패시터 충전 시 상수는 필터 커패시터의 커패시턴스와 개방형 다이오드의 직접 저항과 2차 권선으로 감소된 변압기의 활성 저항의 합과 동일한 작은 저항에 의해 결정됩니다. 전압이 커패시터의 전압보다 낮아지면 다이오드가 닫히고 커패시터는 부하 저항을 통해 방전됩니다(그림 2.9 b). ~에 대용량커패시터 및 부하 저항, 커패시터 방전 시 상수는 충전 시 상수보다 훨씬 큽니다. 이 경우 커패시터의 방전은 거의 선형 법칙에 따라 시간에 따라 진행되며, 출력 전압(그림 2.9 b)는 0으로 감소하지 않지만 특정 한도 내에서 맥동합니다. 최대값에 도달할 수 있는 정류된 전압의 평균값을 증가시킵니다. 큰 커패시터 용량으로.

을 위한 효율적인 작업평활화 필터를 사용하려면 기본 고조파 주파수의 커패시턴스가 다음과 같아야 합니다. 적어도부하 저항보다 작은 크기:

따라서 정류된 전류 값이 낮고 저항이 높은 부하에서는 용량성 필터를 사용하는 것이 평활화 효율을 높이기 때문에 더 효과적입니다.

유도 필터가 부하와 직렬로 연결되면(그림 2.8 b), 맥동 전류에 의해 여기된 변화하는 자기장이 자기 유도 기전력을 유도합니다. 렌츠 원리에 따라 기전력은 회로의 전류 리플을 완화하도록 방향이 지정되므로 부하 전압 리플이 발생합니다(그림 2.9c). 정류된 전류 값이 높을수록 평활화 효율이 증가합니다.

필터 인덕턴스의 값은 유도 리액턴스가 부하 저항보다 훨씬 커지도록 선택됩니다.

L자형 평활 필터(그림 2.8 c, d)와 같이 커패시터와 인덕터를 사용하는 혼합 필터를 사용하면 정류된 전압 리플이 더 많이 감소됩니다. 그러나 이러한 필터를 사용하면 인덕터 권선의 활성 저항에 걸친 전압의 일부 강하로 인해 부하에서 정류된 전압의 일정한 구성 요소의 크기가 감소합니다.

2.5.정류 장치의 외부 특성

외부 특성은 부하 저항이 변할 때 부하에서 정류된 전압이 허용 값 아래로 감소하지 않는 부하 전류 변화의 한계를 결정합니다. 외부 특성은 다음 방정식으로 설명됩니다.

여기서 는 정류기의 무부하 모드에서 정류된 전압의 평균값이고, 는 변압기 권선 저항의 활성 구성 요소이며, 는 정류기 한쪽 암의 다이오드에 걸친 전압 강하입니다. 중간점이 있는 회로의 경우 브리지의 경우 개방형 다이오드에 걸친 전압 강하입니다.

외부 특성 1(그림 2.10)은 필터가 없는 정류기에 해당하고, 특성 2는 용량성 필터가 있는 정류기에 해당하며, L자형 LC 필터가 회로에 포함되면 특성 3이 얻어집니다. 필터가 없는 전파 회로와 용량성 필터가 포함된 경우 커패시터 충전 수가 최대값까지 증가할 수 있습니다.

쌀. 2.10. 정류 장치의 외부 특성

부하 전류가 증가함에 따라 출력 전압이 감소하는 현상은 저항과 다이오드 등 회로 요소 전체의 전압 강하에 의해 설명됩니다. 용량성 필터가 켜지면 커패시터가 더 낮은 부하 저항으로 더 빠르게 방전되기 때문에 출력 전압이 추가로 감소합니다. L자형 LC 필터를 켜면 직렬 연결된 유도 필터의 전압 강하로 인해 부하 전체의 전압이 추가로 감소합니다.

2.6. 3상 정류 회로

2.6.1. 3상 중간점 정류 회로

중간점이 있는 3상 정류 회로(그림 2.11)는 각 상의 교류 전압의 반파 중 하나만 정류되므로 3상 단일 사이클 회로라고도 합니다. 3상 정류 회로에는 변압기가 포함되어 있으며, 1차 권선은 스타 또는 델타에 연결할 수 있고 2차 권선은 스타에만 연결할 수 있습니다. 끝 ㅏ, 비, 씨변압기의 2차 권선은 세 개의 다이오드의 양극에 연결됩니다. VD 1, VD 2, VD 3. 다이오드의 음극은 함께 연결되어 부하 회로의 양극 역할을 하며 변압기의 중간 단자는 음극 역할을 합니다.

쌀. 2.11. 정류회로

능동 부하에 대한 정류기 작동.

처음에는 정류 회로의 부하가 활성 상태라고 가정합니다. Xd= 0. 단순화를 위해 다이오드와 변압기를 이상적으로 간주합니다. 다이오드의 순방향 저항은 0이고, 역방향 저항은 무한히 크며, 능동 저항과 누설 인덕턴스는 Xa변압기 권선과 공급 네트워크의 인덕턴스는 0으로 간주됩니다. 그러면 한 다이오드에서 다른 다이오드로의 전류 전환이 순간적으로 간주됩니다. 회로의 작동은 그림 1에 표시된 다이어그램으로 설명됩니다. 2.12. 시간 다이어그램(그림 2.12 a 참조)에서 전압이 유 2 ㅏ, 유 2 비 , 유 2 씨기간(2p/3)의 1/3만큼 위상이 이동하며, 이 간격 동안 한 위상의 전압은 변압기의 영점을 기준으로 다른 두 위상의 전압보다 높습니다. 회로의 다이오드는 1/3 주기(2p/3) 동안 교대로 작동합니다. 어느 시점에서나 변압기 영점에 대한 양극 전위가 다른 다이오드보다 높은 다이오드는 전류를 전도합니다. 다이오드를 음극 그룹에 연결하는 경우에도 마찬가지입니다. 각 다이오드의 전류는 주기의 1/3(2p/3) 동안 흐르다가 작동 다이오드의 양극 전위가 음극 전위보다 낮아지면 정지합니다. 다이오드가 닫히고 역전압이 가해집니다. 너 b(그림 2.12c 참조) 한 다이오드에서 다른 다이오드로의 전류 전이는 곡선이 교차하는 순간에 발생합니다. 위상 전압(그림 2.12a의 a, b, c, d 지점). 정류된 전류 ID짐을 통과하다 로드지속적으로 교류 양극 전류로 구성됩니다. 나는 1 ,나는 2 , 나는삼. 정류전압의 순간값 너(그림 2.12b 참조) 각 순간의 전압은 작동 다이오드가 연결된 상의 순간 전압 값에 의해 결정됩니다. 정류된 전압 너위상 전압의 정현파 포락선을 나타냅니다. 유변압기 T의 2차 권선 2개. 정류된 전류 곡선 ID~에 Xa = 0, Xd= 0은 정류된 전압 곡선을 반복합니다. 전류파형 나는다이오드에서 VD도 1은 도 1에 도시되어 있다. 2.12c. 다이오드 전류 VD이 경우 1도 현재가 됩니다. 나 2 ㅏ변압기의 2차 권선. 역전압 곡선 너 b다이오드에 1개 VD 1은 선형 전압의 정현파 섹션으로 구성됩니다. 당신은 AB, 너랑), 왜냐하면 유휴 다이오드의 양극은 위상 중 하나에 연결되고 음극은 개방형 다이오드를 통해 2차 권선의 다른 위상에 연결됩니다. 상간(선간) 전압의 순시값은 그림 2에서 음영처리된 영역의 세로좌표에 해당합니다. 2.12a. 그 위에 세워진 꺾은선형 차트역 전압 너 b 1, 다이오드에 VD 1 (그림 2.12 c 참조). 성 = = 1,345Pd,

어디 에스 1 = 3유 1 나 1 = 1,21Pd– 변압기의 1차 권선의 계산된 전력;

에스 2 = 3유 2 나 2 = 1,48Pd– 변압기의 2차 권선의 계산된 전력;

Pd = U d I d– 부하 전력.

중간점이 있는 3상 정류기에서는 변압기 자기 회로의 강제 자화 현상이 발생합니다. 변압기의 2차 권선 전류 나 2 ㅏ,나 2 비, 나 2 씨다음과 같은 상수 성분을 포함합니다. ID,이는 각 자기 코어에 변압기의 단방향 강제 자화 자속을 생성합니다. 공급망의 주파수에 비해 3배의 주파수로 맥동하는 이 흐름은 부분적으로 코어를 통해 닫히고 부분적으로는 변압기 코어를 둘러싼 공기 및 강철 보강재를 통해 닫혀서 가열됩니다. 결과적으로, 변압기 코어는 포화되고, 강제 자속의 가변 성분에 의해 유도된 와전류로 인해 철근 보강재에 열 손실이 발생합니다. 변압기 자기 회로의 포화로 인해 변압기의 자화 전류(무부하 전류)가 급격히 증가합니다. 포화를 방지하려면 자기 회로의 단면적을 늘릴 필요가 있습니다. 그러나 이는 변압기와 전체 정류기 설치의 무게와 크기 매개변수를 과대평가하게 됩니다. 강제 자속의 가변 성분으로 인해 발생하는 추가 손실을 제거하려면 변압기의 1차 권선을 삼각형으로 연결해야 합니다. 이 경우 강제 자화 플럭스에는 일정한 성분만 남게 됩니다. 명확하게 표현된 3차 고조파가 있는 가변 구성요소는 전류에 포함된 3의 배수인 주파수를 갖는 더 높은 고조파의 전류를 생성하는 흐름에 의해 보상됩니다. 1차 권선변압기 및 이러한 권선으로 형성된 회로를 따라 닫힙니다. 권선을 삼각형으로 연결할 때 계산된 변압기 전력은 변경되지 않습니다.

2.6.2.3상 브리지 회로

상당수의 3상 전류 정류기는 3상 변압기와 6개의 다이오드로 구성된 정류기 블록을 포함하는 브리지 회로(Larionov 회로)를 사용하여 만들어집니다(그림 2.13). 변압기의 1차 및 2차 권선을 연결할 수 있습니다. 스타 또는 델타 회로에서. 그러나 브리지 정류 회로는 변압기 없이도 사용할 수 있습니다. 정류기 블록의 다이오드는 두 그룹으로 나뉩니다.

1) 음극 또는 홀수(다이오드 VD 1, VD 3, VD 5) 다이오드의 음극은 전기적으로 연결되고 공통 단자는 외부 회로의 양극이며 양극은 변압기의 2차 권선 단자에 연결됩니다.

2) 양극 또는 심지어 (다이오드 VD 2, VD 4, VD 6) 다이오드의 양극은 서로 전기적으로 연결되고, 음극은 첫 번째 그룹의 양극에 연결된다. 양극 연결의 공통 지점은 외부 회로의 음극입니다. 부하는 다이오드의 음극과 양극의 연결점 사이에 연결됩니다.

3상 브리지 회로는 단일 변압기 권선에서 전력을 공급받는 2개의 3상 중간점 회로의 직렬 연결로 생각할 수 있습니다. 언제든지 음극 그룹의 다이오드는 양극 전위가 음극 그룹의 다른 다이오드의 양극 전위보다 높고 양극 그룹에서는 음극 전위가 전위보다 낮은 다이오드가 열립니다. 양극 그룹에 있는 다른 다이오드의 음극.

쌀. 2.13. 정류회로

그림 1의 타이밍 다이어그램을 사용하여 회로의 작동을 모니터링할 수 있습니다. 2.14. 능동 및 능동-유도 부하에 대한 회로의 작동 모드가 약간 다르기 때문에 가장 일반적인 능동-유도 부하에 대한 회로 작동을 분석합니다. X a = 0, 엑스디 = 0. 음극 그룹의 다이오드는 위상 전압 곡선의 양극 부분 (그림 2.14a의 a, b, c, d, e 지점)과 양극 그룹의 다이오드가 교차하는 순간에 열립니다. 위상 전압 곡선의 음수 부분(점 k, l, m, n)의 교차점. 각 다이오드는 해당 기간의 1/3 동안 열려 있습니다. 3상 브리지 회로에서는 순간적인 전류 스위칭으로 어느 시점에서나 전류가 흐르게 됩니다.

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