Критерий качества выпрямительных устройств

Полупроводниковые диоды предназначены для подключения нагрузки к источнику с целью формирования однополярного напряжения в нагрузке при разнополярном напряжении источника.

Существуют понятия аноднойи катодной группыдиодов ( при соединении элементов в узел катодами или анодами ).

Принцип коммутации:

К нагрузке должны быть скоммутированы одна или две разноименные группы. Свободные концы элементов, не соединенные в узел должны быть разведены по источникам. При наличии одной группы другой конец нагрузки должен быть подключен к нулевому выводу или земле. Однополупериодные схемы выпрямления имеют одну группу, двухполупериодные – две.

Рассмотрим принцип коммутации на примере однофазной двухполупериодной и трехфазной однополупериодной схем выпрямления.

Однофазная двухполупериодная схема выпрямления

Трехфазная однополупериодная схема выпрямления

Для анализа выпрямительных устройств используют графоаналитический метод, который включает:

1) построение временных диаграмм для I и U при анализе электромагнитных процессов в цепях,

2) разложение в ряд Фурье и получение выражений для коэффициентов выпрямления К₀ и пульсаций К_п.

Напряжение на выходе выпрямителя содержит кроме постоянной составляющей U₀  целый ряд гармонических составляющих:

В соответствии с разложением периодической функции в ряд Фурье ее среднее значение определяется площадью, ограниченной рассматриваемой функцией за период повторения, отнесенной к величине периода. Так как площадь определяется вольт- секундным интегралом, то для напряжения, представленного на рисунке получим выражение для U_0.

Под средневыпрямленным напряжением (U₀) понимается высота прямоугольника, эквивалентного по площади кривой, описывающей выпрямленное напряжение (U_d) за период повторения данной кривой, который равен 2p/р.

Коэффициент выпрямления по напряжению равен

.

Получим выражение для амплитуды к- ой гармоники U_mk. Очевидно ,что U_d – четная функция, поэтому учитываем только косинусоидальные составляющие.

Коэффициент пульсаций определяется выражением:

где k – номер гармоники.

Для повышения качества выпрямленного напряжения необходимо увеличивать пульсность схемы выпрямления. Существуют следующие способы ее повышения:

- увеличение фазности питающих напряжений,

- увеличение числа коммутируемых элементов,

- расщепление фазных напряжений за счет использования способа соединения трансформатора «зигзагом».

Предельное значение K₀  имеет место  при p®¥: К₀® , а U₀®U_2m.

Неуправляемые выпрямители

При рассмотрении схем выпрямления принимаем потери в диодах и трансформаторе равными нулю, а нагрузку - чисто активной.