电容滤波的不可控整流电路

电 容 滤 波 的 不 可 控 整 流 电 路1. 电 容 滤 波 的 单 相 不 可 控 整 流 电 路2. 电 容 滤 波 的 三 相 不 可 控 整 流 电 路 在 交 直 交 变 频 器 、 不 间 断 电 源 、 开 关 电 源等 应 用 场 合 中 ， 大 量 应 用 。 最 常 用 的 是 单 相 桥 和 三 相 桥 两 种 接 法 。 由 于 电 路 中 的 电 力 电 子 器 件 采 用 整 流 二 极 管 ，故 也 称 这 类 电 路 为 二 极 管 整 流 电 路 。1.电 容 滤 波 的 不 可 控 整 流 电 路 电 容 滤 波 的 单 相 不 可 控 整 流 电 路 1. 工 作 原 理 及 波 形 分 析 图 1 电 容 滤 波 的 单 相 桥 式 不 可 控 整 流 电 路 及 其 工 作 波 形a) 电 路 b) 波 形 基 本 工 作 过 程 ： 在 u2正 半 周 过 零 点 至 wt=0期 间 ， 因 u2ud，故 二 极 管均 不 导 通 ， 电 容 C向 R放 电 ， 提 供 负 载 所 需 电 流 。 至 wt=0之 后 ， u2将 要 超 过 ud，使 得 VD1和 VD4开 通 ，ud=u2，交 流 电 源 向 电 容 充 电 ， 同 时 向 负 载 R供 电 。 电 容 滤 波 的 单 相 不 可 控 整 流 电 路 详 细 分 析 （ 关 键 在 于 求 出 d 和 q ）2 22 sin( )u U tw d 2 20(0 ) 2 sin1(0 ) tu Uu i d t uC d dd C将 u2代 入 并 求 解 得 ：而 负 载 电 流 为 ：于 是（1）（2）)cos(2 2C dww tCUi（3）)sin(2 22R dw tRURui（4）)sin(2)cos(2 22RCd dwdww tRUtCUiii（5） 电 容 滤 波 的 单 相 不 可 控 整 流 电 路 由 上 述 推 导 过 程 ， 已 经 求 得 ： )sin(2)cos(2 22RCd dwdww tRUtCUiii 设 VD1和 VD4的 导 通 角 为 q，则 当 wt= q 时 ， VD1和VD4关 断 。 将 id (q ) = 0代 入 式（5），得 ： 二 极 管 导 通 后 u2开 始 向 C充 电 时 的 ud与 二 极 管 关 断后 C放 电 结 束 时 的 ud相 等 。由 式（6）和（7）得 ：（5）RCwdq )(tan（6）ddq w q sin2)sin(2 22 UeU RC （7）（8）)arctan( RCwdq （9）arctan( )2 sin( ) 1 RCRC RCRC e eRC w dw ww dw 在 wRC已 知 时 ， 即 可 由 式（9）求 出 d ，进 而 由 式（8）求 出 q 。显 然 d 和 q 仅 由 乘 积 wRC决 定 。 图 2给 出 了 根 据 以上 两 式 求 得 的 d 和 q 角 随 wRC变 化 的 曲 线 图2 d、q 与wRC的关系曲线 （8）)arctan( RCwdq （9）dww wdw w sin1)( )arctan(2 RCRCRC eeRCRC电 容 滤 波 的 单 相 不 可 控 整 流 电 路 二 极 管 VD1和 VD4关 断 的 时 刻 ， 即 wt达 到q 的 时 刻 ， 还 可 用 另 一 种 方 法 确 定 ： VD1和 VD4的 关 断 时 刻 ， 从 物 理 意 义 上 讲 ， 就是 两 个 电 压 下 降 速 度 相 等 的 时 刻 。一 个 是 电 源 电 压 的 下 降 速 度 |du2 /d(w t)|，另 一 个 是 假 设 二 极 管 VD1和 VD4关 断 而 电 容开 始 单 独 向 电 阻 放 电 时 电 压 的 下 降 速 度 |dud /d(w t)| p（ 下 标 表 示 假 设 ） 。电 容 滤 波 的 单 相 不 可 控 整 流 电 路 2.主 要 的 数 量 关 系 1） 输 出 电 压 平 均 值整 流 电 压 平 均 值 Ud可 根 据 前 述 波 形 及 有 关 计 算 公 式 推 导得 出 ， 但 推 导 繁 琐 。l空 载 时 ， 。l重 载 时 ， Ud逐 渐 趋 近 于 0.9U2， 即 趋 近 于 接 近 电 阻 负 载时 的 特 性 。2） 电 流 平 均 值 输 出 电 流 平 均 值 I R为 ： IR = Ud /R Id =IR 二 极 管 电 流 iD平 均 值 为 ： ID = Id / 2=IR/ 23） 二 极 管 承 受 的 电 压 22U2d 2UU 感 容 滤 波 的 二 极 管 整 流 电 路实 际 应 为 此 情 况 ， 但 分 析 复 杂 。ud波 形 更 平 直 ， 电 流 i2的 上 升 段 平 缓 了 许 多 ，这 对 于 电 路 的 工 作 是 有 利 的 。 图 感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a） 电路图 b）波形 电 容 滤 波 的 单 相 不 可 控 整 流 电 路 1. 基 本 原 理某 一 对 二 极 管 导 通 时 ， 输 出 电 压 等 于 交 流 侧 线 电 压 中最 大 的 一 个 ， 该 线 电 压 既 向 电 容 供 电 ， 也 向 负 载 供 电 。当 没 有 二 极 管 导 通 时 ， 由 电 容 向 负 载 放 电 ， ud按 指 数规 律 下 降 。 图 电 容 滤 波 的 三 相 桥 式 不 可 控 整 流 电 路 及 其 波 形 电 容 滤 波 的 三 相 不 可 控 整 流 电 路 由 “ 电 压 下 降 速 度 相 等 ” 的 原 则 ， 可 以 确 定 临 界 条 件 。假 设 在 wt+d =2/3的 时 刻 “ 速 度 相 等 ” 恰 好 发 生 ， 则 有 图电容滤波的三相桥式整流电路当wRC等于和小于 时的电流波形 a）wRC=b）wRC 电流id 断续和连续的临界条件wRC= 333 3由上式可得3在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的，分界点就是R= /wC。 1 2 t-( - )RC 322 2t+ = 3 2t+ = 326 sin 3 6 sin( t+ )( ) ( t)U eU t w dww d w dw dw w dd d d电 容 滤 波 的 三 相 不 可 控 整 流 电 路 考 虑 实 际 电 路 中 存 在 的 交 流 侧 电 感 以 及 为 抑 制 冲 击 电 流 而 串 联的 电 感 时 的 工 作 情 况 ：电 流 波 形 的 前 沿 平 缓 了 许 多 ， 有 利 于 电 路 的 正 常工 作 。 随 着 负 载 的 加 重 ， 电 流 波 形 与 电 阻 负 载时 的 交 流 侧 电 流 波 形 逐 渐 接 近 。 图 考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形 a）电路原理图 b）轻载时的交流侧电流波形 c）重载时的交流侧电流波形 电 容 滤 波 的 三 相 不 可 控 整 流 电 路 2. 主 要 数 量 关 系 1） 输 出 电 压 平 均 值 Ud在 （ 2.34U2 2.45U2） 之 间 变 化 2） 电 流 平 均 值 输 出 电 流 平 均 值 IR为 ： IR = Ud /R 与 单 相 电 路 情 况 一 样 ， 电 容 电 流 iC平 均 值 为 零 ， 因 此 ： Id =IR 二 极 管 电 流 平 均 值 为 I d的 1/3， 即 ： ID = Id / 3=IR/ 3 3） 二 极 管 承 受 的 电 压 二 极 管 承 受 的 最 大 反 向 电 压 为 线 电 压 的 峰 值 ， 为 。 26U 电 容 滤 波 的 三 相 不 可 控 整 流 电 路