2.3,2.4节

d
图2-30 电容滤波的三相桥式不可控整流电路及其波形
a) b)
O
ωt
2-14
电流id 断续和连续的临界条件ωRC= 3 临界条件 在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，wRC>
3
重载时是连续的，wRC< 3 ，时间常数小，电容放电快，Ud 时间常数小，电容放电快， 下降多， 时间长，脉冲展宽，实现连续。 下降多，uab>Ud时间长，脉冲展宽，实现连续。 分界点就是R= 3 /ωC。 。
ia O b)
ωt
ia O
ωt
c)
图2-32 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
2-16
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 输出电压平均值
2 3U 2 = 2.45U 2 (空载，R断） 539V U d = 2.34U 2 （无C，或特重载） 515V 2.4U （RC都接入，一般负载） 528V 2
（2-33）
进而得出：
ik = ∫
ωt
5π 6
α+
6U 2 5π 6U 2 5π sin(ωt − )d (ωt ) = [cos α − cos(ωt − )] 2X B 6 2X B 6
（2-34）
2-4
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
由上述推导过程，已经求得： ωt 6U2 5π 6U2 5π ω ik = ∫ 5π sin(ωt − )d(ωt) = [cosα − cos( t − )] α+ 6 2X B 6 6 2X B 当 ωt = α + γ +
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
考虑包括变压器漏感在内的交流侧电感的影响，该漏感可用 一个集中的电感LB表示。由于电感电流不能突变，因此换相 过程不能瞬时完成。 现以三相半波为例，然后将其结论推广。
VT1换相至VT2的过程： 因a、b两相均有漏感，故ia、ib均不能突变。于是VT1和VT2 、 同时导通，相当于将a、b两相短路，在两相组成的回路中产 生环流ik。
（2-31）
XB—漏感为LB的变压器每相折算到二次侧的漏电抗，XB= ωLB
2-3
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
换相重叠角γ的计算,由式（2-30）可知：
d ik = (u b − u a ) 2 LB = dt 6U 2 sin( ω t − 2 LB 5π ) 6
（2-32）
由上式得：
d ik = dω t 6U 2 5π sin( ω t − ) 2X B 6
变压器漏感对整流电路影响的一些结论: 变压器漏感对整流电路影响的一些结论
出现换相重叠角γ ，整流输出电压平均值Ud降低。 整流电路的工作状态增多。 晶闸管的di/dt 减小，有利于晶闸管的安全开通。 有时人为串入进线电抗器以抑制晶闸管的di/dt。 换相时晶闸管电压出现缺口，产生正的du/dt，可 能使晶闸管误导通，为此必须加吸收电路。 换相使电网电压出现缺口，成为干扰源。
2-17
u
d
u
ab
u
u
d
ac
i
a
δ
0 θ
π 3
π
ωt
i
d
O a) b)
ωt
2-18
a a
O id
ωt O
id
ωt
O a)
ωt O
b)
ωt
图2-31 电容滤波的三相桥式整流电路当ωRC等于和小于 3 时的电流波形 a）ωRC= 3 b）ωRC< 3 2-15
2.4.2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
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。
dik dik ua + ub = ub − LB = ud = ua + LB dt dt 2
（2-30）
换相压降——与不考虑变压器漏感时相比，ud平均值 降低的多少。
π π di 1 α +γ + 56 3 α +γ + 56 ∆Ud = (ub − ud )d(ωt ) = ∫ 5π [ub − (ub − LB k )]d(ωt ) 5π 2π / 3 ∫α + 6 2π α + 6 dt π 3 α +γ + 56 dik 3 Id 3 = ∫α +56π LB dt d(ωt) = 2π ∫0 ωLBdik = 2π X B I d 2π
Id = 2X
5π 时，i k = I d ，于是 6 6U 2 [cos α − cos( α + γ )] （2-35）
B
cos α − cos( α + γ ) =
2X BId 6U 2
（2-36）2-5Fra bibliotek ud
α
ua
u
b
u
c
O
ωt
id
ic
ia
ib
ic
ia
Id
O
γ
ωt
γ 随其它参数变化的规律： （1） Id越大则γ 越大； （2） XB越大γ 越大； （3） 当α≤90°时，α 越小γ 越大。 °
3X B
π
2X
B
Id
Id
2
cos − cos( +γ ) α α
Id X B 2U2
2I d X B
6U
π
m
注：①单相全控桥电路中，环流ik是从-Id变为Id。本表所列通 用公式不适用； ②三相桥等效为相电压等于 3U2 的6脉波整流电路，故其 m=6，相电压按 3 2 代入。 U
2-7
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
a)
b)
2.4.2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
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。
u
d
u
ab
u
u
d
ac
i
a
δ
0 θ
π 3
π
ωt
i
2-1
ik=ib是逐渐增大的，而ia=Id-ik是逐渐减小的。 当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1关断,换流过程结束。
ud
α
ua
ub
uc
O
ωt
id O
ic
ia
ib
ic
ia
Id
γ
ωt
图2-25 考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形
2-2
2.3 变压器漏感对整流电路的影响
换相重叠角——换相过程持续的时间，用电角度γ表示。 换相重叠角 换相过程中，整流电压u d 为同时导通的两个晶闸管所对 应的两个相电压的平均值。
2-12
2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路 电容滤波的单相不可控整流电路
感容滤波的二极管整流电路
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。
i 2 ,u 2 ,u d i2
u2
ud
δ
0
θ
π
ωt
图2-29 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 2-13
2-8
2.4 电容滤波的不可控整流电路
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。
2-9
2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路 电容滤波的单相不可控整流电路
常用于小功率单相交流输入的场合，如目前大量普及 的微机、电视机等家电产品中的开关电源。 1） 工作原理及波形分析 ） 基本工作过程： 基本工作过程： 在u2正半周过零点至ωt=0期间，因u2<ud，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。
（2）电流平均值 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， Id =IR 二极管电流平均值为Id的1/3，即ID = Id / 3=IR/ 3 ， （3）二极管承受的电压 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 6U 2 。
i
d
VD i
2
1
VD
3
i u
C
i +
R
u
1
u
d
C
2
R
VD
2
VD
4
2-10
i
d
i,u
d
VD i
2 1
u
d
VD
3
i
C
i
R
i
u u
1
+
d
u
2
C
R 0
θ
π
2π
ωt
VD
2
VD
4
δ
b) a)
图2-26 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
2-11
2) 主要的数量关系
输出电压平均值 空载时， d = 2U 2 。 U 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。 在 设 计 时 根 据 负 载 的 情 况 选 择 电 容 C 值 ， 使 RC ≥ (3 ~ 5)T / 2 , 此时输出电压为： Ud≈1.2 U2。 电流平均值 输出电流平均值IR为： IR = Ud /R 在一个周期内电容吸收和释放的能量相等，其电压平均 值保持不变，相应的流过电容的电流在一个周期内的平均 值为零，又由id=ic+iR得出 Id =IR 二极管电流iD平均值为：ID = Id / 2=IR/ 2 二极管承受的电压 2U 2