Фильтр индуктивно-емкостной

 

Однозвенный -фильтр является наиболее распространенным типом фильтра в выпрямительных схемах с регулируемым напряжением на выходе выпрямителя.

Для этого фильтра можно записать:

(6)

где и – модули комплексных сопротивлений:

; .

Подставляя (6) в выражение для , получаем

(7)

Обычно выбирают емкость конденсатора так, чтобы . В этом случае (7) принимает вид:

(8)

Из (8) при заданных и находят произведение .

Выбор конкретных значений и производится из других требований, предъявляемых к фильтру. Такими требованиями обычно являются обеспечение непрерывности тока или обеспечение минимума массы, габарита и стоимости. В ряде случаев при этом принимают во внимание факторы, учитывающие влияние параметров фильтра на динамические и регулировочные характеристики преобразователя и нагрузки. Кроме того, следует исключить возможность возникновения резонансных явлений на частотах, близких к частоте пульсации. Для этого рекомендуется обеспечить соотношение

(9)

Из изложенного следует, что в общем случае выбор параметров и при рассчитанном значении их произведения является сложной многофакторной задачей, решение которой требует применения специальных методов оптимизации указанных параметров.

Наиболее простым случаем при проектировании с точки зрения расчета и является требование по обеспечению непрерывности тока i_d.

Минимальное значение индуктивности дросселя фильтра рассчитывается по выражению

(10)

где – активное сопротивление нагрузки; - угловая частота питающей сети; – число пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения сети.

Чтобы индуктивность обеспечивала заданную амплитуду пульсаций тока в дросселе, ее значение выбирается равным

(11)

где – относительное значение пульсаций тока, обычно принимается в диапазоне (0.1...0.25).

Емкость конденсатора фильтра

(12)

где - относительное значение пульсаций напряжения, обычно принимается в диапазоне (0.01...0.3); – коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения по первой гармоники (см. табл.1).

Часто емкость -фильтра определяется из рассчитанного по (8) произведения . Полученные значения параметров фильтра проверяются по выполнению условия (9). В случае невыполнения этого условия следует увеличить емкость .

Пример

, , , .

По выражениям (11) и (10) находим индуктивность , включенную последовательно с .

Для двухполупериодной схемы выпрямления,

.

Для трехфазной нулевой схемы выпрямления,

.

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления,

.

По выражению (12) при и находим величину емкости, включенной параллельно нагрузке .

Для двухполупериодной схемы выпрямления,

;

Для трехфазной нулевой схемы выпрямления,

;

при , .

Для трехфазной мостовой схемы выпрямления,

мкФ;

при , .

Замечание. Включая индуктивность в звено постоянного напряжения, мы тем самым увеличиваем постоянную времени цепи нагрузки, что негативно отражается на быстродействии системы, например контура тока, или на нормальной работе преобразователя с широтно-импульсным преобразованием напряжения.