第三章_电容滤波的不可控整流电路

1、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。只需将各种全控整流电路的晶闸管换成二极管，就是不可控整流电路，故也称这类电路为二极管整流电路。最常用的是单相桥和三相桥两种接法。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. 1. 工作原理及波形分析工作原理及波形分析a)+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRudb)0iud2ti,ud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：基本工作过程： 在u u2 2正半周过零点

2、至wtwt=0=0期间，因u u2 2 u ud d，故二极管均不导通，电容C向R放电，提供负载所需电流。 至wtwt=0=0之后，u u2 2将要超过u ud d，使得VD1和VD4开通，u ud d=u=u2 2，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（在详细分析（在VD1VD1和和VD4VD4导通期间）导通期间）222sin()uUt220( 0 )2s i n1( 0 )tuUuid tuCddC将u2代入并求解得：而负载电流为：于是 （1） （2） )cos(22CtCUi （3）)sin(222RtRURui （4）)sin(2)cos(222R

3、CdtRUtCUiii （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：由上述推导过程，已经求得：)sin(2)cos(222RCdtRUtCUiii 设VD1和VD4的导通角为 ，则当 t= 时，VD1和VD4关断。将id ( ) = 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）RC )(tan （6）sin2)sin(222UeURC （7） （8）)arctan(RC （9）arctan()2sin()1RCRCRCRCeeRC显然 和 仅由乘积 RC决定。图2给出了根据以上两式求得的 和 角随

4、RC变化的曲线0102030405060RC/rad/6/3/22/35/6, /rad图2 、 与RC的关系曲线 电容滤波的单相不可控整流电路2 二极管二极管VDVD1 1和和VDVD4 4关断的时刻，即关断的时刻，即wt达到达到q 的时刻，还可用另一种方法确定：的时刻，还可用另一种方法确定：VDVD1 1和和VDVD4 4的关断时刻，从物理意义上讲，就是的关断时刻，从物理意义上讲，就是两个电压下降速度相等的时刻。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|d|du u2 2 /d( /d(w tw 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

5、降速度|d|du ud d /d(/d(w tw 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，此时电路相当于一个触发角 的单相桥式整流电路，则 。 2）电流平均值 输出电流平均值IR为： IR = Ud /R 由于电容在一个周期内吸收的能量与释放的能量相等则： Id =IR 二极管电流iD平均值为： 3）二极管承受的电压 2,2RUU d放电时间常数无穷大，0220.9 cos0.9duuu/ 2DdII22u 感容滤波的二极管整流电路加入小电感有利

6、于抑制电流的突变，使输出电 压更加平缓。a)b)-+RCL+u1u2i2uduLidiCiRVD2VD4VD1VD3u2udi20ti2,u2,ud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。a)+abcTiaRCudidiCiRVD4VD6VD1VD3VD5VD2b)Oiaudiduduabuac0t3t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

7、电容滤波的三相不可控整流电路电容滤波的三相不可控整流电路 l在换相过程中有两种情况，相应电流在换相过程中有两种情况，相应电流 有断续和有断续和连续之分。由连续之分。由“电压下降速度相等电压下降速度相等”的原则，可的原则，可以确定在以确定在 电流断续与连续的临界条件，可电流断续与连续的临界条件，可得：得： 电流断续；电流断续； 电流连续。电流连续。di23t3RC3RCa)b)ttttiaidiaidOOOO图电容滤波的三相桥式整流电路当 RC等于和小于 时的电流波形 a） RC=b） RC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

8、联的电感时的工作情况：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。a)b)c)+abcTiaRCudidiCiRVD4VD6VD1VD3VD5VD2iaiaOOtt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电容滤波的三相不可控整流电路2. 2. 主要数量关系主要数量关系 1 1）输出电压平均值）输出电压平均值 U Ud d在（在（2.342.34U U2 2 2.45 2.45U U2 2）之间变化）之间变化 2 2）电流平均值）电流平均值 输出电流平均值输出电流平均值I IR R为：为： I IR R = = U Ud d / /R R 与单相电路情况一样，电容电流与单相电路情况一样，电容电流i iC C平均值为零，平均值为零， 因此：因此： I Id d =I =IR R 二极管电流平均值为二极管电流平均值为I Id d的的1/31/3，即：，即： I I