電容濾波的不可控整流電路

1、電容濾波的不可控整流電路1. 電容濾波的單相不可控整流電路2. 電容濾波的三相不可控整流電路在交交直直交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源等應(yīng)用場合中，大量應(yīng)用。等應(yīng)用場合中，大量應(yīng)用。最常用的是單相橋和三相橋兩種接法。常用的是單相橋和三相橋兩種接法。由于電路中的電力電子器件采用整流二極管，由于電路中的電力電子器件采用整流二極管，故也稱這類電路為二極管整流電路。故也稱這類電路為二極管整流電路。1.電容濾波的不可控整流電路電容濾波的單相不可控整流電路 1. 1. 工作原理及波形分析工作原理及波形分析圖1 電容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a) 電路 b) 波形基

2、本工作過程：基本工作過程： 在u2正半周過零點(diǎn)至w wt=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容c向r放電，提供負(fù)載所需電流。 至w wt=0之后，u2將要超過ud，使得vd1和vd4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時向負(fù)載r供電。電容濾波的單相不可控整流電路 詳細(xì)分析（關(guān)鍵在于求出詳細(xì)分析（關(guān)鍵在于求出d 和和q ）222sin()uutwd220( 0 )2s i n1( 0 )tuuuid tucdddc將u2代入并求解得：而負(fù)載電流為：于是（1）（2）)cos(22cdwwtcui（3）)sin(222rdwtrurui（4）)sin(2)cos(222rcddwdwwtr

3、utcuiii（5）電容濾波的單相不可控整流電路 由上述推導(dǎo)過程，已經(jīng)求得：由上述推導(dǎo)過程，已經(jīng)求得：)sin(2)cos(222rcddwdwwtrutcuiii 設(shè)vd1和vd4的導(dǎo)通角為q q，則當(dāng)w wt= q q 時，vd1和vd4關(guān)斷。將id (q q ) = 0代入式（5），得： 二極管導(dǎo)通后u2開始向c充電時的ud與二極管關(guān)斷后c放電結(jié)束時的ud相等。由式（6）和（7）得：（5）rcwdq)(tan（6）ddqwqsin2)sin(222ueurc（7）（8）)arctan(rcwdq（9）arctan()2sin()1rcrcrcrceercwdwwwdw 在w wrc已知時

4、，即可由式（9）求出d d ，進(jìn)而由式（8）求出q q 。顯然d d 和q q 僅由乘積w wrc決定。圖2給出了根據(jù)以上兩式求得的d d 和q q 角隨w wrc變化的曲線圖2 d、q 與wrc的關(guān)系曲線 （8）)arctan(rcwdq（9）dwwwdwwsin1)()arctan(2rcrcrceercrc電容濾波的單相不可控整流電路 二極管二極管vd1和和vd4關(guān)斷的時刻，即關(guān)斷的時刻，即wt達(dá)到達(dá)到q 的時刻，還可用另一種方法確定：的時刻，還可用另一種方法確定：vd1和和vd4的關(guān)斷時刻，從物理意義上講，就的關(guān)斷時刻，從物理意義上講，就是兩個電壓下降速度相等的時刻。是兩個電壓下降速度

5、相等的時刻。一個是電源電壓的下降速度|du2 / /d(w w t)|，另一個是假設(shè)二極管vd1和vd4關(guān)斷而電容開始單獨(dú)向電阻放電時電壓的下降速度|dud /d(w w t)| p（下標(biāo)表示假設(shè)）。電容濾波的單相不可控整流電路2.主要的數(shù)量關(guān)系 1 1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值整流電壓平均值ud可根據(jù)前述波形及有關(guān)計算公式推導(dǎo)得出，但推導(dǎo)繁瑣。l空載時， 。l重載時，ud逐漸趨近于0.9u2，即趨近于接近電阻負(fù)載時的特性。2 2）電流平均值）電流平均值 輸出電流平均值輸出電流平均值ir為：為： ir = ud /r id =ir 二極管電流二極管電流id平均值為：平均值為： id =

6、id / 2=ir/ 23）二極管承受的電壓 22u2d2uu 感容濾波的二極管整流電路實(shí)際應(yīng)為此情況，但分析復(fù)雜。ud波形更平直，電流i2的上升段平緩了許多，這對于電路的工作是有利的。圖 感容濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形a） 電路圖 b）波形電容濾波的單相不可控整流電路1. 基本原理某一對二極管導(dǎo)通時，輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。當(dāng)沒有二極管導(dǎo)通時，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。圖 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形電容濾波的三相不可控整流電路由由 “ “電壓下降速度相等電壓下降速度相等”的原則，可以確定臨界條件。的原則

7、，可以確定臨界條件。假設(shè)在假設(shè)在wt+d d =2 /3的時刻的時刻“速度相等速度相等”恰好發(fā)生，則有恰好發(fā)生，則有圖電容濾波的三相橋式整流電路當(dāng)w wrc等于和小于 時的電流波形 a）w wrc=b）w wrc 電流id 斷續(xù)和連續(xù)的臨界條件臨界條件w wrc=3333由上式可得3在輕載時直流側(cè)獲得的充電電流是斷續(xù)的，重載時是連續(xù)的，分界點(diǎn)就是r= /w wc。12 t-(- )rc3222t+ =32t+ =326sin3 6sin( t+ )()( t)ueutwdwwdwdwdwwdddd電容濾波的三相不可控整流電路電容濾波的三相不可控整流電路3考慮實(shí)際電路中存在的交流側(cè)電感以及為抑制

8、沖擊電流而串聯(lián)考慮實(shí)際電路中存在的交流側(cè)電感以及為抑制沖擊電流而串聯(lián)的電感時的工作情況：的電感時的工作情況：電流波形的前沿平緩了許多，有利于電路的正常工作。 隨著負(fù)載的加重，電流波形與電阻負(fù)載時的交流側(cè)電流波形逐漸接近。圖 考慮電感時電容濾波的三相橋式整流電路及其波形 a）電路原理圖 b）輕載時的交流側(cè)電流波形 c）重載時的交流側(cè)電流波形電容濾波的三相不可控整流電路電容濾波的三相不可控整流電路2. 主要數(shù)量關(guān)系 1）輸出電壓平均值 ud在（在（2.34u2 2.45u2）之間變化）之間變化 2）電流平均值 輸出電流平均值輸出電流平均值ir為：為： ir = ud /r 與單相電路情況一樣，電容電流與單相電路情況一樣，電容電流ic平均值為零，平均值為零， 因此：因此： id =ir 二極管電流平均