電力電子技術(shù)課件09電容濾波的不可控整流電路

1、3.3.3 3 電容濾波的不可控整流電路 3.3.1 電容濾波的單相不可控整流電路 3.3.2 電容濾波的三相不可控整流電路 3.3.3 3 電容濾波的不可控整流電路交直交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源等應(yīng)用場合大都采用不可控整流電路。最常用的是單相橋式和三相橋式兩種接法。 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。3.3.3 3.1 .1 電容濾波的單相不可控整流電路工作原理及波形分析 基本工作過程 在u2正半周過零點(diǎn)至t=0期間，因u2ud，故二極管均不導(dǎo)通，此階段電容C向R放電，提供負(fù)載所需電流，同時(shí)ud下降。 至t=0之后，u2將要超過ud，使得VD1和VD

2、4開通，ud=u2，交流電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載R供電。 電容被充電到t=時(shí)，ud=u2，VD1和VD4關(guān)斷。電容開始以時(shí)間常數(shù)RC按指數(shù)函數(shù)放電。 當(dāng)t=，即放電經(jīng)過-角時(shí)，ud降至開始充電時(shí)的初值，另一對(duì)二極管VD2和VD3導(dǎo)通，此后u2又向C充電，與u2正半周的情況一樣。 圖3-28 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 和 的確定 指VD1和VD4導(dǎo)通的時(shí)刻與u2過零點(diǎn)相距的角度， 指VD1和VD4的導(dǎo)通角。 在VD1和VD4導(dǎo)通期間 式中，ud(0)為VD1、VD4開始導(dǎo)通時(shí)刻直流側(cè)電壓值。 將u2代入并求解得： 而負(fù)載電流為：于是3.3.3 3.1

3、.1 電容濾波的單相不可控整流電路)sin(222tUu2021)0(sin2)0(udtiCuUutCdd)cos(22tCUiC)sin(222tRURuiR)sin(2)cos(222tRUtCUiiiRCd(3-37)(3-38)(3-39)(3-40)(3-41)3.3.3 3.1 .1 電容濾波的單相不可控整流電路RC)(tgsin2)sin(222UeURC)(arctgRCsin1)()(arctg2RCRCRCeeRCRC可由式（3-45）求出，進(jìn)而由式（3-44）求出,顯然和僅由乘積RC決定。 (3-42)(3-43)(3-44)(3-45)圖3-29 、與RC的關(guān)系曲線則

4、當(dāng)t=時(shí)，VD1和VD4關(guān)斷。將id()=0代入式（3-41），得： 二極管導(dǎo)通后u2開始向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，故有下式成立： 由式（3-42）和（3-43）得 3.3.3 3.1 .1 電容濾波的單相不可控整流電路 的另外一種確定方法：VD1和VD4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，一個(gè)是電源電壓的下降速度|du2 /d(t)|，另一個(gè)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(shí)電壓的下降速度|dud/d(t)|p（下標(biāo)表示假設(shè)），據(jù)此即可確定。圖3-29 、與RC的關(guān)系曲線主要的數(shù)量關(guān)系 輸出電壓平均值 空載時(shí)， 重載時(shí)

5、，Ud逐漸趨近于0.9U2，即趨近于接近電阻負(fù)載時(shí)的特性。 在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容C值，此時(shí)輸出電壓為： Ud1.2U2 (3-46) 電流平均值 輸出電流平均值IR為： IR=Ud/R (3-47) Id=IR (3-48) 二極管電流iD平均值為： ID=Id/2=IR/2 (3-49) 二極管承受的電壓 為變壓器二次側(cè)電壓最大值，即 。 3.3.3 3.1 .1 電容濾波的單相不可控整流電路22UUd22U3.3.3 3.1 .1 電容濾波的單相不可控整流電路a)b)u2udi20ti2,u2,ud感容濾波的單相橋式不可控整流電路 實(shí)際應(yīng)用中為了抑制電流沖擊，常在直流側(cè)串入較小的

6、電感。 ud波形更平直，電流i2的上升段平緩了許多，這對(duì)于電路的工作是有利的。圖3-31 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。圖 電容濾波的三相橋式不可控整流電路及其波形3.3.3 3. .2 2 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。假的原則，可以確定臨界條件。假設(shè)在設(shè)在wt+ =2 /3的時(shí)刻的時(shí)刻“速度

7、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) RC等于和小于 時(shí)的電流波形 a） RC=b） RC 由上式可得電流id 斷續(xù)和連續(xù)的臨界條件臨界條件 RC=33333在輕載時(shí)直流側(cè)獲得的充電電流是斷續(xù)的，重載時(shí)是連續(xù)的，分界點(diǎn)就是R= / C。12 t-(- )RC3222t+ =32t+ =326sin3 6sin( t+ )()( t)UeUtdddd3.3.3 3. .2 2 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)電感以及為抑制沖擊電流而串聯(lián)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電流波形的前沿平緩了許多，有利于電路的正常工作。作。 隨著負(fù)載的加重，電流波形與電阻負(fù)載時(shí)的交隨著負(fù)載的加重，電流波形與電阻負(fù)載時(shí)的交流側(cè)電流波形逐漸接近流側(cè)電流波形逐漸接近。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3.3.2 3.3.2 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. 主要數(shù)量關(guān)系 1）輸出電壓平均值 Ud在（2.34U2 2.45U2）之間變化 2）電流平均值 輸出電流平均值IR為： IR = Ud /R 與單相電路情況一樣，電容電流iC平均值為零， 因此： Id =IR 二極管電流平均值