Фильтр для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M1/14 

и 2 основного сглаживающего дросселя и управляемых ключевых элементов 3,5 и 7

где

of

ЧгИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания для сглаживания выходного напряжения регулируемых или нерегулируемых вьтрямителей.

Цель изобретения - повышение КПД фильтра.

На чертеже представлена схема фильтра для сглаживания пульсаций . выпрямленного напряжения. Фильтр содержит основной сглаживающий дроссель с основной обмоткой 1 и дополнительной обмоткой 2, причем начало основной обмотки 1 через уп- 15 -равляемый ключевой элемент 3 и начало дополнительной обмотки 2 непосредственно подключены к входному выводу 4 фильтра, а конец основной обмотки 1 непосредственно и конец 20 дополнительной обмотки 2 через управляемый ключевой элемент 5 подключены к выходному выводу 6 фильтра. Начало основной обмотки 1 и конец дополнительной обмотки 2 соединены 25 между собой через управляемый ключевой элемент 7. Между входным 4 и выходным 6 выводами включен дополнительный сглаживающий дроссель 8, а между выходным выводом 6 и общим вы- 30 водом 9 включен конденсатор 10. Управляющие электроды ключевых элементов 3,5 и 7 подключены к блоку 11 управления. Обмотки 1 и 2 основного сглажива1(5щего дросселя расположены на од- с инду ктивности (2). ном или на двух отдельных ферромагнит- Индуктивность обмоток 1 и 2 ос- ньпс сердечниках с немагнитными зазо(V-Д cos.t)

постоянная составляющая тока через регулируемый эл мент;

постоянная составляющая и дуктивности регулирующего элемента.

Импульсы для отпирания ключей 3 и 5 подаются одновременно, а импу сы для управления ключом 7 - через инвертор. Так при замкнутом ключе ключи 3 и 5 разомкнуты, а обмотки 1 и 2 включены последовательно и и дуктивность регулирующего элемента равна L .При замкнутых ключах 3 и 5 и разомкнутом ключе 7 обмотки и 2 включены параллельно и индукти ность регулирующего элемента равна .Изменяя скважность импульсное управление ключами 3,5 и 7 от до 1 высокочастотной ширртно-импул ной модуля1у1ей, можно изменять ср нее значение индуктивности регулирующего элемента плавно от L /4 до выполняя условие изменения

новного сглаживающего дросселя L определяется по формуле

2 W«

рами.

Фильтр работает следующим образом.

Если входное напряжение и Up + и. sinujt, где U - постоянная составляющая входного напряжения и U sinwt - переменная составляющая входного напряжения, тогда для полного сглаживания напряжения нагрузки вся переменная составляющая входного напряжения должна падать на сглаживающий дроссель 8. Б этом случае переменная составляющая тока дросселя 8 должна равняться

-lb- sin u)L

(u;t - -|-),

(1)

где

L. - индуктивность дросселя 8.

. Это требование вгзшолняется при условии изменения индуктивности регулируемого элемента,состоящего из обмоток 1

и 2 основного сглаживающего дросселя и управляемых ключевых элементов 3,5 и 7

где

of

Чгинду ктивности (2). Индуктивность обмоток 1 и 2 ос-

,(2 (V-Д cos.t)

постоянная составляющая тока через регулируемый элемент;

постоянная составляющая индуктивности регулирующего элемента.

Импульсы для отпирания ключей 3 и 5 подаются одновременно, а импульсы для управления ключом 7 - через инвертор. Так при замкнутом ключе 7 ключи 3 и 5 разомкнуты, а обмотки 1 и 2 включены последовательно и индуктивность регулирующего элемента равна L .При замкнутых ключах 3 - и 5 и разомкнутом ключе 7 обмотки 1 и 2 включены параллельно и индуктивность регулирующего элемента равна .Изменяя скважность импульсное управление ключами 3,5 и 7 от О до 1 высокочастотной ширртно-импульс- ной модуля1у1ей, можно изменять среднее значение индуктивности регулирующего элемента плавно от L /4 до выполняя условие изменения

инду ктивности (2). Индуктивность обмоток 1 и 2 ос-

новного сглаживающего дросселя L определяется по формуле

2 W«KC

16k L-,

ZMOIKC

3-10k + 3k

(3)

,, Um где k ----r

отнощение переменной и постоянной составляющих тока через регулирующий элемент,

Конденсатор 10 подавляет напряжение высокочастотной широтно-импульс- ной модуляции, возникающее на регулирующем элементе.

КПД фильтра повыщается из-за умень- шения коммутационных потерь. Во-первых, шунтирование регулирующего элемента сглаживакнцим дросселем 8 уменьшает ток через обмотки 1 и 2 регулирующего элемента. Во-вторых, устрайены потери, вызванные индуктивностью рассеяния обмоток 1 и 2 основного сглаживающего дросселя, так как ток в них в моменты переключений обмоток 1 и 2 из параллельного соедине- НИН в последовательное и обратно в моменты коммутации не изменяется.

Формула изобретен ,ия

1. Фильтр для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, содержащий управляемые ключевые элементы.

сглаживающий дроссель, блок управления15 щ и и с я тем, что основная и дополключевыми элементами для изменения величины индуктивного сопротивления и конденсатор, включенный между вы- ходньгми выводами,причем обмотка сглживающего дросселя своим концом подключена к первому выходному выводу, началом через первый ключевой элемент - к первому входному выводу, а вторые входной и выходной выводы объединены, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД,

Редактор А.Долинич Заказ 3405/52

Составитель А.Кириллов

Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И юткрытнй 113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная 4

введен дополнительный сглаживающий дроссель, обмотка которого включена параллельно цепи из первого ключевого элемента и обмотки основного сглаживающего дросселя, снабженного дополнительной обмоткой, равной его основной обмотке и подключенной началом к первому входному выводу, а концом - через второй ключевой элемент к началу основной обмотки и через . третий ключевой элемент - к концу основной обмотки.

2. Фильтр поп,1, отличаюнительная обмотки указанного сглаживающего дросселя расположены на одном ферромагнитном сердечнике с немагнитным зазором.

3. Фильтр поп.1,отличаю- щ и и с я тем,, что основная и дополнительная обмотки указанного сглаживающего дросселя расположены на двух отдельных ферромагнитных сердечниках с немагнитными зазорами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках питания для сглажи- Ьания выходного напряжения регулируемых или нерегулируемых вьтрямите- лей. Цель изобретения-- повышение КПД. Устройство содержит основной сглаживающий дроссель с основной обмоткой 1 и дополнительной обмоткой 2, дополнительный сглаживающий дроссель 8, ключевые элементы 3,5,7, конденсатор 10 и блок управления 11 ключевыми элементами. Обмотка 1 с ключевым элементом 3, обмотка 2 с ключевым элементом 5 и дроссель 8 образуют три параллельно соединенные ветви, включенные между входным 4 и выходным 6 выводами. Конденсатор 10 включен между выходным 6 и общим 9 выводами. Ключевой элемент 7 включен между началом обмотки 1 и концом обмотки 2. Введение дросселя 8 и дополнительной обмотки 2 позволяет уменьшить коммутационные потери, а именно указанное включение дросселя 8 уменьшает ток через обмотки 1,2. Кроме того, устраняются потери, вызванные индуктивностью рассеяния обмоток 1,2, так как ток в них при переключении этих обмоток из параллельного соединения в последовательное и обратно в моменты коммутации не изменяется. 2 з.п. ф-лы, 1 ИЛ-. (Л