Активный компенсационный фильтр для сглаживания пульсаций в цепи нагрузки однофазного двухполупериодного выпрямителя Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА » ___

Том 155 1968

АКТИВНЫЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ В ЦЕПИ НАГРУЗКИ ОДНОФАЗНОГО ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Е. И. ГОЛЬДШТЕИН, А. И. КУТЯВИН

(Представлена научным семинаром кафедры автоматики и телемеханики)

Для повышения эффективности сглаживающих фильтров является перспективным использование принципа компенсации пульсаций от вспомогательного источника [1].

Однако до настоящего времени подобные фильтры практически не применялись, во-первых, из-за сложности его согласования с цепью выпрямленного тока и, во-вторых, из-за трудностей создания компенсирующего источника.

Одна из возможных схем активного компенсационного фильтра на основе удвоителя частоты приведена на рис. 1. Обмотки подмагнтчива-ния являются выходом удвоителя и используются для компенса-

Рис. 1

пии переменной составляющей напряжения в цепи выпрямленного тока. К выходу подается напряжение С1у промышленной частоты через фазовращатель ФВ.

Для режима компенсацги /должны быть соблюдены следующие условия:

= 0)

<р2я = ?2у + 1*0° (2)

где и2ъ — действующее значение натяжения основной гармоники пульсации 100 гц на выходе выпрямителя;

— действующее' значение напряжения удвоенной частоты на выходе удвоителя;

Тгв, ?2у ~ фазы указанных выше напряжений. В цепи нагрузки /?н будут протекать только токи четвертой и высших четных гармоник, тогда как пульсации удвоенной частоты будут полностью отсутствовать.

На рис. 2,6 приведена осциллограмма, полученная при исследовании активного компенсационного фильтра при токе 10=1 а. Здесь же для сравнения приводится осциллограмма для случая и - (рис- 2, а). Сравнение рис. 2, а Ц 2, б подтверждает эффективность рассматриваемого фильтра. Экспериментально были исследованы активный компенсационный фильтр и Г-образный фильтр, основные данные которых

¿Г/

Рис. 2

приведены в табл. 1. Сглаживающий дроссель Г-образного фильтра был изготовлен на том же штампе, что и удвоитель, а толщина набора была взята равной удвоенной толщине набора одного дросселя удвои-

Т а б л и ц а 1

Размеры сердечника каждого дросселя (в мм)

Обмоточные данчые дросселей

удвоителя

Г-обр. фильтра

Примечание

Базовый размер - 20 Толщина набора—16 Ширина окна -10 Высота окна—44

Материал Э-42 толщиной—0,35 мм

№о=ЗС0

ом

1^1=ЗС00

Г0=388 Яи = 1,39 ом

Ьмкость конденсатора

С-100 мкф

теля. Другими словами, была обеспечена полная эквивалентность удвоителя частоты и сглаживающего дросселя по расходу стали.

В табл. 2 приведены результаты исследований указанных выше фильтров при изменении выпрямленного тока /0 в диапазоне от 0,1 до 2 ампер. При этом нагрузка Я изменялась в диапазоне 50 I ом, а напряжение на входе выпрямителя оставалось неизменным.

Коэффициент фильтрации подсчитывался по формуле:

1<Ф

и» ип

где ив и ин — действующее значения переменных напряжений на выводе выпрямителя и на нагрузке.

Приводимые в табл. 2 сведения по фазе (ф) напряжения £/у даны в условных единицах, соответствующих углу поворота ротора фазорегулятора. Анализ данных показывает, что наилучшее сглаживание обеспечивается при перестраиваемом активном компенсационном фильтре, когда с изменением тока /о подстраиваются как фаза, так и величина напряжения питания удвоителя.

Таблица 2

№ п.п. Характеристики /о (я)

Фильтр 0,1 0,2 0,4 0,8 1,2 1,5 2,'0

1 Г-образный (зазор—уаг) Кф 9,0 8,9 10,2 13,7 19,6 27,5 42,2

2 Активный компенсационный фильтр иуФ) 9 .92,7 0° 87 10° 92 30° 104 50> 109 70° 112 75° 104 80°

Кф 23,9 28,2 38,7 69,9 139,7 209 577

3 То же, но при <Р —№ 0° + 10° 20° 30° 35° 40°

¿Гуг^95 в, Ь^сог^ Кф 25,8 19,4 34,5 45,2 61,9 98 454

4 То же, но при иу(Ь) 90 < 85 90 104 108 107 98,5

^=СОПБ1 Кф 10,7 13,5 23 65,5 103,8 116,4 210

5 То же, но при £/у = 95 в — Ср1 = С0П81 Кф 10,0 11 23 40,5 54,4 82,6 198

6 То же, но при ¿/у = 95 Ь, Ь п Ср=Ср.>=:СОГЫ Кф 20,0 18,2 25,8 27,8 34,5 52,4 126,5

В табл. 3 приведены результаты обработки одной из серий осциллограмм, снятых при /о=1 а для случая включения нагрузки.

Таблица 3

Фильтры Время переходного процесса, при включении, мсек Кф при /0=1#

.Г-образный 90 16,7

Активный компенсационный фильтр при иу—уаг; ср~уаг 60 88

7. Заказ 6130 97

Основные выводы

1. Показана принципиальная возможность сглаживания пульсаций при помощи активного компенсационного фильтра.

2. По сравнению с эквивалентным по расходу стали Г-образным фильтром активный компенсационный фильтр обеспечивает значительное (от 2,5 до 13) уменьшение пульсаций при заметном уменьшении постоянной времени цепи нагрузки.

3. Особо перспективно применение предложенного фильтра при низкоомной, малоизменяющейся нагрузке и при больших значениях постоянной составляющей выпрямленного тока.

4. Для многофазных выпрямителей могут быть использованы активные Компенсационные фильтры на базе соответствующих умножителей частоты.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. А. Соловьев, Н. М. Фетисов. Сглаживание пульсации напряжения выпрямителей. Трансжелдориздат, 1933. *