Transcript Wyklad_nr14_ProstSiec_W12.ppt

17. Prostowniki sieciowe
IG
YG
Wzmacniacz
YL
Zasilanie stałoprądowe (DC)
Generator
Zasilanie stałoprądowe (DC)
YL
Bateria
Akumulator
Napięcie
stałe
Prostownik
sieciowy
Zasilanie stałoprądowe (DC)
Sieć
energetyczna
(np. 230V, 50 Hz
Prostownik jednopołówkowy z obciążeniem rezystancyjnym
I1
Sieć
u1(t)
energetyczna
(np.. 230V,50Hz)
I2
u2(t
)
D
I0=ID
R0
u2(t)
U2m
0
t
u0(t
U0=U2m/π )
0
t
U0
Prostownik dwupołówkowy z obciążeniem rezystancyjnym
I0=ID1+ID2
ID1
u1(t)
Sieć
energetyczna
(np.. 230V,50Hz)
u21(t)
I1
u21(t) D1
RO
u22(t)
I22
D2
ID2
U2m
0
t
u22(t)
U2m
0
U0=2U2m/π
t
u0(t)
0
t
U0
Prostownik mostkowy (Graetza) z obciążeniem rezystancyjnym
Sieć
energetyczna
(np.. 230V,50Hz)
u1(t)
u2(t
)
D1
D2
D3
U2m
u2(t
)
0
u0(t)
I0=ID1+ID3
D4
t
D1(D2)
U0=2U2m/ π
0
t
D3(D4)
RO
U0
Prostownik dwupołówkowy w układzie ładowania
u2(t
)
u1(t)
Sieć
energetyczna
(np.. 230V,50Hz)
D1
R
I0=ID1+ID3 Op
D4
D2
U0p
D3
U0(t)
u2(t)
U2m
0
t
u0(t)
i0(t)
0
t
2Θ - kąt przepływu prądu
Prostownik z filtrami o wejściu pojemnościowym
Sieć
energetyczna
(np.. 230V,50Hz)
u1(t)
u2(t
)
D1
D2
D3
U2m
u2(t
)
0
t
u0(t)
0
I0=ID1+ID3
D4
t
RO
CO
U0
 t 

u0 t   U 2 m exp 
 R0 C0 
u0(t)
U2m
U
U0
t
π
2π
3π
m=1 - prostownik jednopołówkowy,
m=2 - prostownik dwupołówkowy,
m= 3 - prostownik trójfazowy jednopołówkowy,
m=6 - prostownik trójfazowy dwupołówkowy.
m/2 ωt
Napięcie tętnień (przy dużej pojemności C0
(spełniającej warunek R0C0 >> T/m)

  T 
U 2m
T
  U 2 m
U t  U 2 m 1  exp 

m R0 C0 m f R0 C0
 R0 C0 

Wartość średnia napięcie wyprostowanego (napięcie stałe)
U 0  U 2m


Ut
T
  U 2 m

 U 2 m 1 
2
 2 m R0 C0 
Współczynnik tętnień
Ut
T
1
kt 


U 0 m R0 C0 m f R0 C0
Prostownik jednopołówkowy z filtrem o wejściu indukcyjnym
I1
Sieć
u1(t)
energetyczna
(np.. 230V,50Hz)
I2
u2(t
)
D
L
I0=ID
R0
u2(t)
U2m
0
t
ωL/R0 = 0
ωL/R0 = 5
u0(t
)
0
2θ
t
U0
Kąt przepływu prądu 2θ zmienia się w zależności od indukcyjności
w zakresie od 2θ = π dla ωL/(RL + R0) = 0 do 2θ = 2π dla
ωL/(RL + R0) → .
Brak ciągłości przepływu prądu w obciążeniu sprawia, że ze
wzrostem indukcyjności, co zwiększa kąt przepływu prądu maleje
wartość maksymalna prądu I0max oraz jego składowa stałoprądowa,
co powoduje że współczynnik wykorzystania napięciowego i
sprawność energetyczna maleją.
Stosowanie zatem obciążenia indukcyjnego w układzie
jednopołówkowym jest niecelowe.
Prostownik dwupołówkowy z filtrami o wejściu indukcyjnym
Sieć
energetyczna
(np.. 230V,50Hz)
u1(t)
u2(t
)
D1
D4
D2
I0=ID1+ID3
L
U0
D3
U2m
RO
u2(t
)
0
t
u0(t)
0
t
Kąt przepływu prądu 2θ = 2π dla nawet dla L o małych
indukcyjnościach.
Mamy zatem ciągłość przepływu prądu w obciążeniu.
Ze wzrostem indukcyjności, otrzymujemy stałą wartość prądu,
przy niewielkich amplitudach składowych zmiennych.
Układy z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym wykazują
małe tętnienia i bardzo dobre wykorzystanie prądowe, przy nieco
gorszym wykorzystania napięciowym.
Własności filtracyjne układów polepszają się ze wzrostem prądu
obciążenia i dlatego są najczęściej stosowane w zasilaczach dużej
mocy.
Prostownik dwupołówkowy z filtrami o wejściu
indukcyjno-pojemnościowym
Sieć
energetyczna
(np.. 230V,50Hz)
u1(t)
u2(t
)
D1
D4
D2
I0=ID1+ID3
L
D3
U0
CO
RO
Dla małej indukcyjności układ pracuje jako prostownik z obciążeniem
pojemnościowym, przy małym kącie przepływu 2θ.
W miarę wzrostu indukcyjności kąt przepływu rośnie i układ zbliża
się do właściwości prostownika z obciążeniem indukcyjnym o lepszej
filtracji tętnień dzięki działaniu pojemności.
Porównanie własności układów prostowniczych
Układy prostownicze z filtrem o wejściu pojemnościowym wykazują
dobre wykorzystanie napięciowe w zakresie małych mocy i małych
prądów (prostowanie bliskie szczytowemu) oraz małe tętnienia.
Ich parametry prądowe (współczynnik wykorzystania prądowego,
współczynnik kształtu prądu i prąd udarowy) są niekorzystne , co
powoduje słabe wykorzystanie transformatora sieciowego i diod.
Praktycznie układy te stosuje się jako układy małej mocy o stosunkowo
dużym napięciu i małym prądzie.
Układy prostownicze z filtrem o wejściu indukcyjnym mają własności
przeciwne. Wykorzystanie napięciowe tych układów jest mniejsze
niż w układach z obciążeniem pojemnościowym (prostowanie średnie)
i nie zależy od prądu obciążenia. Układy wykazują małe tętnienia i dobre
wykorzystanie prądowe w zakresie dużych prądów obciążenia, a zatem
nadają się szczególnie do zastosowania w układach dużej mocy.