1.4 Структурные схемы выпрямительных устройств

Одним из основных узлов СЭП является выпрямительное устройство (ВУ), преобразующее род тока – из переменного в постоянный. Рассмотрим обобщённую схему ВУ (рисунок 1.16) и назначение её узлов.

Рисунок 1.16 – Обобщённая схема выпрямительного устройства

На этом рисунке обозначено: Тр – трансформатор преобразует уровень напряжения и обеспечивает гальваническую развязку сети и нагрузки; СВ – система вентилей преобразует род тока из переменного в постоянный по направлению; Ф – сглаживающий фильтр (ФНЧ) сглаживает пульсации выпрямленного напряжения; СВН – стабилизатор выходного напряжения (при необходимости). Эта традиционная, классическая схема выпрямления.

Используют также и выпрямители с бестрансформаторным входом (ВБВ). Структурная схема такого выпрямителя приведена на рисунке 1.17.

Рисунок 1.17 – Схема выпрямителя с бестрансформаторным входом

В этой схеме трансформатор Тр и сглаживающий фильтр СФ2 работают на частоте преобразования инвертора, которая составляет десятки килогерц и поэтому масса и объём ВБВ значительно меньше чем у классических выпрямителей. Обратная связь позволяет довольно просто стабилизировать выходное напряжение U_0.

Схема может быть дополнена: предварительным сетевым стабилизатором (то есть иметь два или три контура стабилизации), блоком контроля, блоком плавного включения, корректором коэффициента мощности, фильтрами помех и устройствами защиты.

Очевидно, что рассмотренная структурная схема ВУ вырабатывает один типономинал (градацию) напряжения, то есть это одноканальный источник питания.

Современные ВУ часто являются многоканальными, т.е. обеспечивают питание сразу несколько нагрузок. Здесь ряд функциональных звеньев могут быть общими, а разветвление по каналам производится в любом месте, но чаще это делается в трансформаторе. Отдельные каналы могут содержать разное число звеньев, в зависимости от требований к напряжению питания. Для повышения КПД вторичного источника стремятся использовать совмещённые функции звеньев, например регулируемый инвертор или конвертор. Можно также использовать регулируемый выпрямитель, который управляется выходным напряжением U₀. Такие источники называют стабилизирующими по переменному току.

Примером иной компоновки ВУ является вольтодобавочная схема, которая может быть выполнена на постоянном или переменном токе и иллюстрируется рисунком 1.18.

Рисунок 1.18 – Вольтодобавочная схема

Здесь Е₀ = Е₁ + Е₂ и ВИП преобразует только часть энергии, передаваемой в нагрузку ( формирует напряжение Е₁ – вольтодобавку). Регулируя вольтодобавку, можно получить Е₀ с требуемой стабильностью. Преобразуется только часть мощности нагрузки, поэтому результирующий КПД выше и конструкция проще, чем классических ВУ.

Аналогично можно выполнить и ампердобавочные схемы, как показано на рисунке 1.19.

Рисунок 1.19 – Схема ампердобавки

Здесь ВИП2 включается в работу только тогда, когда мощности ВИП1 уже недостаточно для питания нагрузки. Ампердобавку не следует путать с параллельной работой, когда источники равномерно принимают нагрузку.