Лекция 13

2.5.6 Работа инвертора на выпрямитель со сглаживающим фильтром – (конвертор)

      В конверторах обычно применяют двухполупериодных схемы выпрямления, в которые входят кремневые и германиевые диоды. Они оказывают наиболее существенное влияние на выбор типа фильтра. Дело в том, что диоды не могут закрываться мгновенно при резкой смене полярности напряжения из-за того, что для рассасывания заряда неосновных носите­лей требуется время Т_р.д.. В течени и этого времени вентиль теряет свои полупроводниковые свойства и пропускает ток в прямом и обратном направлениях. Вследствие этого вторичная обмотка выходного трансформатора инвертора оказывается короткозамкнутой, наступает режим перекрытия фаз. Процесс переключения диода изображён на рис. 2.5.6. В t=0 iа не может измениться сразу из-за инерционности зарядов в базовой области диода. В течении времени задержки t_зад= t₁i_a=0. При этом u_а=U₂. При возрастании i_адо I_нu_а= U_пр. При закры­вании диода объёмный заряд рассасывается в течении₄- t₃= t_рас, а время восстановления t₅- t₃= t_в. После восстановления обратного сопротивления i_a= I_обр, а u_а= U_обр. На интервале t₃- t₅ выделяется наибольшая мгновенная мощность. Чем больше частота f, тем больше потери.

рис 2.5.6.

     Это приводит к следующему: 1)    транзисторы преобразователя перегружаются и возникают выбросы коллекторного тока (это ещё одна причина, вызывающая их появление); 2)    фронт выходного напряжения искажается, появляется нулевая пауза:

3)    искажение фронта приводит к увеличению пульсации выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя.       Включенный после выпрямителя фильтр так-же оказывает влияние на процесс переклю­чения. Если фильтр ёмкостный или начинается с ёмкости, то в этом случае переключение транзисторов происходит быстрее за счёт резкого увеличения амплитуды i_обрв момент смены полярности U₂ .       При работе выпрямителя на ёмкостной фильтр в момент перекрытия диодов конденсатор сглаживающего фильтра С_фразряжается не только через сопротивление нагрузки R_н, но и вторичную обмотку трансформатора с очень малым активным сопротивлением. При этом пульсация u_н существенно увеличивается, диоды и транзисторы перегружаются. Так как ве­личина выбросовi_к иi_д зависит от величины С_ф , С_ф нужно уменьшать. С_ф можно прибли­женно оценить:(2.5.25) где t_ф– длительность фронта напряжения U₂. В инверторе с самовозбуждением t_ф= Т_р.д. – Т_р.т., в инверторе с самовозбуждением и пере­ключающим трансформатором t_фТ_р.д.+ Т_р.т.  В инверторе с независимым возбуждением t_ф = t_д.       Включение L – фильтра или фильтра, начинающегося с индуктивности, вызывает замед­ленный спад тока через диод в течени и времени рассасывания Т_р.д. . Это время значительно возрастает, транзисторы инвертора перегружаются , в выходном напряжении нулевая пауза увеличивается, пульсации выпрямленного напряжения возрастают. В инверторе с самовоз­буждением это может вызвать срыв генерации.

       Таким образом, лучшие режимы работы транзисторов и меньшие искажения фронта вы­ходного напряжения в инверторах с самовозбуждением достигаются при включении ёмкост­ного фильтра. Если используются ВЧ безынерционные диоды, то переходный процесс пере­ключения транзисторов преобразователя сокращается, так как дроссель L_ф существенно уве­личивает вносимое эквивалентное сопротивление. Хотя ВЧ диоды снижают опасность срыва генерации, всё же для повышения надёжности в них рекомендуется применить ёмкостные, а не индуктивные фильтры. При необходимости получения большого коэффициента сглажи­вания используются CLC фильтры.       В инверторах с независимым возбуждением, работающих на больших токах, характер на­грузки выбирают активно – индуктивным, при этом применяют шунтирование транзисторов возвратными диодами, которые в момент перекрытия фаз пропускают часть сквозных токов.