Випрямлячі напруги

Вона містить джерело змінного струму и₁, трансформатор Т, вхідний фільтр (конденсатор С спільно з індуктивністю розсіювання

Як і в схемі рис. 4.24, можлива одно- та двополярна ШІМ. Розглянемо дію схеми рис. 4.28 при однополярній ШІМ. На позитивному півперіоді струму і₂ стан “імпульс” формується при ввімкнених тиристорах 1, 4. При цьому вхідне коло з’єднане з вихідним та и_d = u₂ і i₂ = i_d. Стан "пауза" формується при ввімкнених тиристорах 1, 2. При цьому вхідне коло розімкнене (i₂ = 0), а вихідне – замкнене накоротко (и_d = 0).

При ідеальних фільтрах струм i_d буде ідеально згладженим, а напруга u₂ – синусоїдальною, і тоді величини i₂, и_d відповідають діаграмам рис. 4.29. Період ШІМ приймається постійним, а коефіцієнт заповнення змінюється таким чином, щоб огинаюча вхідного струму i₂, що показана на рис. 4.29 пунктиром, наближалася до синусоїди. Тоді струм у джерелі живлення буде наближатися до синусоїди, яку можна зробити збіжною по фазі з напругою u₂. Ємність конденсатора С розраховується таким чи-ном, щоб його опір на частоті ШІМ був значно меншим порівняно з опором, обумовленим розсіюванням трансформатора. Якщо ця умова виконана, то високочастотні пульсації струму i₂ замикаються, в основному, в конденсаторі, а в коло джерела живлення майже не проходять.

У зв’язку з тим, що миттєва потужність однофазного джерела живлення пульсує з подвійною частотою, гармоніку подвійної частоти містить вихідна напруга и_d. Її вигідно послабити за допомогою резонансного фільтра-пробки L_pC_p, а окремий дросель L_p використовувати для згладжування тільки гармонік з частотою ШІМ.

Із сказаного ясно, що для одержання синусоїдального струму у джерелі живлення коефіцієнт заповнення τ повинен змінюватися згідно з синусоїдальним законом:

. (4.61)

При цьому огинаюча вихідної напруги

. (4.62)

Вона містить корисну постійну складову та складову подвійної частоти, яка послабляється вихідним фільтром. Змінюючи τ_т від 0 до 1, можна регулювати постійну складову вихідної напруги, яка є напругою на навантаженні, від 0 до U_m/2. Випрямляч напруги діє, таким чином, на виході як знижувальний ШІП. Можливість широкодіапазонного регулювання вихідної напруги, починаючи з нуля, є основною перевагою випрямляча напруги. У випрямлячі струму (рис. 4.24) вихідну напругу можна регулювати тільки вверх від значення U_m. У зв’язку з нульовою нижньою межею вихідної напруги випрямляч напруги може також ефективно обмежувати струмові перевантаження, зокрема при короткому замиканні.

Основний недолік випрямляча напруги з ШІМ полягає в обмеженій швидкодії тиристорів як ключів знакозмінної напруги. Це не дозволяє мати велику частоту модуляції, що потрібна для одержання легких силових фільтрів. Цей недолік частково долається застосуванням розроблених останнім часом спеціальних тиристорів з малоіндуктивним колом керуючого електрода (IGCT), які дозволяють у декілька разів підвищити швидкодію основної комутаційної операції – вимикання.