第三章_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直交變頻器、不間斷電源、開(kāi)關(guān)電源等應(yīng)用場(chǎng)合中，大量應(yīng)用。只需將各種全控整流電路的晶閘管換成二極管，就是不可控整流電路，故也稱(chēng)這類(lèi)電路為二極管整流電路。最常用的是單相橋和三相橋兩種接法。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a)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRudb)0iud2ti,ud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) 波形基本工作過(guò)程：基本工作過(guò)程： 在u u2 2正半周過(guò)零點(diǎn)

2、至wtwt=0=0期間，因u u2 2 u ud d，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wtwt=0=0之后，u u2 2將要超過(guò)u ud d，使得VD1和VD4開(kāi)通，u ud d=u=u2 2，交流電源向電容充電，同時(shí)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（在詳細(xì)分析（在VD1VD1和和VD4VD4導(dǎo)通期間）導(dǎo)通期間）222sin()uUt220( 0 )2s i n1( 0 )tuUuid tuCddC將u2代入并求解得：而負(fù)載電流為：于是 （1） （2） )cos(22CtCUi （3）)sin(222RtRURui （4）)sin(2)cos(222R

3、CdtRUtCUiii （5）電容濾波的單相不可控整流電路由上述推導(dǎo)過(guò)程，已經(jīng)求得：由上述推導(dǎo)過(guò)程，已經(jīng)求得：)sin(2)cos(222RCdtRUtCUiii 設(shè)VD1和VD4的導(dǎo)通角為 ，則當(dāng) t= 時(shí)，VD1和VD4關(guān)斷。將id ( ) = 0代入式（5），得： 二極管導(dǎo)通后u2開(kāi)始向C充電時(shí)的ud與二極管關(guān)斷后C放電結(jié)束時(shí)的ud相等。由式（6）和（7）得：（5）RC )(tan （6）sin2)sin(222UeURC （7） （8）)arctan(RC （9）arctan()2sin()1RCRCRCRCeeRC顯然 和 僅由乘積 RC決定。圖2給出了根據(jù)以上兩式求得的 和 角隨

4、RC變化的曲線0102030405060RC/rad/6/3/22/35/6, /rad圖2 、 與RC的關(guān)系曲線 電容濾波的單相不可控整流電路2 二極管二極管VDVD1 1和和VDVD4 4關(guān)斷的時(shí)刻，即關(guān)斷的時(shí)刻，即wt達(dá)到達(dá)到q 的時(shí)刻，還可用另一種方法確定：的時(shí)刻，還可用另一種方法確定：VDVD1 1和和VDVD4 4的關(guān)斷時(shí)刻，從物理意義上講，就是的關(guān)斷時(shí)刻，從物理意義上講，就是兩個(gè)電壓下降速度相等的時(shí)刻。兩個(gè)電壓下降速度相等的時(shí)刻。一個(gè)是電源電壓的下降速度|d|du u2 2 /d( /d(w tw t)|)|，另一個(gè)是假設(shè)二極管VD1和VD4關(guān)斷而電容開(kāi)始單獨(dú)向電阻放電時(shí)電壓的下

5、降速度|d|du ud d /d(/d(w tw 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）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(jì)算公式推導(dǎo)得出，但推導(dǎo)繁瑣。l空載時(shí)， 。l重載時(shí)，此時(shí)電路相當(dāng)于一個(gè)觸發(fā)角 的單相橋式整流電路，則 。 2）電流平均值 輸出電流平均值IR為： IR = Ud /R 由于電容在一個(gè)周期內(nèi)吸收的能量與釋放的能量相等則： Id =IR 二極管電流iD平均值為： 3）二極管承受的電壓 2,2RUU d放電時(shí)間常數(shù)無(wú)窮大，0220.9 cos0.9duuu/ 2DdII22u 感容濾波的二極管整流電路加入小電感有利

6、于抑制電流的突變，使輸出電 壓更加平緩。a)b)-+RCL+u1u2i2uduLidiCiRVD2VD4VD1VD3u2udi20ti2,u2,ud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(duì)二極管導(dǎo)通時(shí)，輸出電壓等于交流側(cè)線電壓中最大的一個(gè)，該線電壓既向電容供電，也向負(fù)載供電。當(dāng)沒(méi)有二極管導(dǎo)通時(shí)，由電容向負(fù)載放電，ud按指數(shù)規(guī)律下降。a)+abcTiaRCudidiCiRVD4VD6VD1VD3VD5VD2b)Oiaudiduduabuac0t3t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

7、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 l在換相過(guò)程中有兩種情況，相應(yīng)電流在換相過(guò)程中有兩種情況，相應(yīng)電流 有斷續(xù)和有斷續(xù)和連續(xù)之分。由連續(xù)之分。由“電壓下降速度相等電壓下降速度相等”的原則，可的原則，可以確定在以確定在 電流斷續(xù)與連續(xù)的臨界條件，可電流斷續(xù)與連續(xù)的臨界條件，可得：得： 電流斷續(xù)；電流斷續(xù)； 電流連續(xù)。電流連續(xù)。di23t3RC3RCa)b)ttttiaidiaidOOOO圖電容濾波的三相橋式整流電路當(dāng) RC等于和小于 時(shí)的電流波形 a） RC=b） RC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)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

8、聯(lián)的電感時(shí)的工作情況：的電感時(shí)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(shí)的交流側(cè)電流波形逐漸接近。a)b)c)+abcTiaRCudidiCiRVD4VD6VD1VD3VD5VD2iaiaOOtt圖 考慮電感時(shí)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(shí)的交流側(cè)電流波形 c）重載時(shí)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. 2. 主要數(shù)量關(guān)系主要數(shù)量關(guān)系 1 1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值 U Ud d在（在（2.342.34U U2 2 2.45 2.45U U2 2）之間變化）之間變化 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I IR R為：為： I IR R = = U Ud d / /R 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i iC C平均值為零，平均值為零， 因此：因此： I Id d =I =IR R 二極管電流平均值為二極管電流平均值為I Id d的的1/31/3，即：，即： I I