电容滤波的不可控整流电路
电容滤波的三相不可控整流电路说课讲解
电容滤波的三相不可控整流电路2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，大都采用不可控整流电路经电容滤波后提供直流电源，供后级的逆变器、斩波器等使用。
目前最长用的是单相桥式和三相桥式两种接法。
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。
2.1 电容滤波的三相不可控整流电路在该电路中，当某一对二极管导通时，输出直流电压等于交流侧最大的一个，该线电压既向电容供电，也相负载供电。
当没有二极管导通时，由电容向负载放电。
1）直流电压与负载电阻额关系（只考虑稳态情况）0.1550.160.1650.170.1750.184004505005506000.1550.160.1650.170.1750.1840045050055060010Ω0.1550.160.1650.170.1750.184004505005506001Ω0.1550.160.1650.170.1750.180.1Ω分析仿真波形：1）空载时，输出的直流电压波形近似为直线，负载越大电压的纹波越严重；随着电阻的减小，电压的平均值越来越小，且负载为0.1Ω与1Ω时的输出电压波形都成为线电压的包络线。
2）电流波形和负载的关系（只考虑稳态时） -500500负载10Ω时a 相交流电流和直流电流00.010.020.030.040.050.060100200300-10001000负载1.67Ω时a 相交流电流和直流电流0.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.050.0550200400600-20002000负载0.5Ω时a 相交流电流和直流电流00.010.020.030.040.050.06050010001500分析仿真结果：随着负载的增大，直流侧的电流不断增大，且直流侧电流的起伏不断增大，纹波增加，负载为1.67Ω时，直流侧电流为断续和连续的临界状态；同时a 相电流也不断增大，并更接近正弦。
整流电路 滤波电容
整流电路滤波电容滤波电容作为整流电路中的重要组成部分，其作用是对电路中的电流进行滤波，以获得稳定的直流电压输出。
在这篇文章中，我们将详细介绍滤波电容的原理、特点以及其在整流电路中的应用。
一、滤波电容的原理滤波电容的原理是基于其对交流信号的阻抗特性。
在交流电路中，电容器对于高频信号的阻抗较低，而对于低频信号的阻抗较高。
因此，通过适当选择电容器的数值，可以使高频信号通过而低频信号被抑制，从而实现对电路中的交流信号进行滤波的目的。
二、滤波电容的特点1. 高频滤波：滤波电容的主要作用是对高频信号进行滤波。
它可以将高频噪声信号从电路中剔除，使得输出信号更加纯净稳定。
2. 电容器容值的选择：电容器的容值决定了滤波效果的好坏。
容值较大的电容器可以对更高频率的信号进行滤波，但同时也会增加电路的成本和体积。
因此，在实际应用中需要根据具体要求进行合理选择。
3. 充电和放电：滤波电容在工作过程中需要进行充放电过程。
当输入电压正弦波的峰值大于电容器已充电的电压时，电容器开始充电；当输入电压正弦波的峰值小于电容器已充电的电压时，电容器开始放电。
这种充放电过程使得电容器能够对电路中的交流信号进行滤波。
三、滤波电容在整流电路中的应用滤波电容在整流电路中起到了关键的作用。
整流电路是将交流电转换为直流电的电路，而滤波电容则用于平滑输出电压，提供稳定的直流电源。
在半波整流电路中，滤波电容与二极管串联，通过控制电容器的容值，可以使得输出电压的纹波系数达到要求。
纹波系数是衡量输出电压稳定性的重要指标，它越小表示电压波动越小，输出电压越稳定。
在全波整流电路中，滤波电容则与二极管并联，通过充放电过程将输出电压的纹波进行滤除，使得输出电压更加稳定。
四、滤波电容的注意事项1. 选择合适的电容器：在选择滤波电容时，需要考虑电容器的耐压、容值和频率特性等因素。
根据具体的应用需求，选择合适的电容器是确保整个滤波电路正常工作的关键。
2. 避免电容器过载：滤波电容的容值过大或过小都会影响整个电路的性能。
整流电路 滤波电容
整流电路滤波电容1 整流电路的作用整流电路是指将交流电源输出的电压信号转换成直流电压信号的电路。
在电子设备中，很多电子元器件如二极管、三极管等只能工作在直流电压条件下，因此整流电路的作用非常重要。
2 整流电路中的滤波电容在整流电路中，交流电源输出的电压信号需要进行整流处理，但是由于整流过程中仍然存在纹波，需要通过滤波电容对直流电压进行平滑处理。
滤波电容的作用是在直流电压上表现出电容器的特性。
具体来说，滤波电容可以存储电荷并阻止电流的瞬变，从而使输出电压平稳。
滤波电容的常用类型有电解电容、陶瓷电容等。
其中，电解电容适合大容量的滤波应用，而陶瓷电容适合小电容的滤波应用。
3 滤波电容的选用选择合适的滤波电容需要考虑以下几个因素：3.1 容值滤波电容的容值决定了电容器所能存储的电荷，容值越大，则存储的电荷越多，滤波效果越好，但是也会增加成本和体积。
选择容值时需要根据需求的电容值及电路的工作电压决定。
3.2 电压等级滤波电容的电压等级需要大于整流电路中的最大工作电压，否则会造成电容器破裂或者损坏，对整个电路产生影响。
一般来说，滤波电容的电压等级可以适当留有余量，以增加电容器的使用寿命和可靠性。
3.3 ESR和ESLESR和ESL分别代表电容器的串联等效电阻和串联等效电感。
ESR 会导致电容器在高频范围内变为阻抗，并产生电压降或功率耗散，从而影响滤波效果；ESL则会对高频信号产生反弹和共振，从而进一步影响整个电路的性能。
因此，选用滤波电容时需要注意ESR和ESL的参数，尽量选择低ESR和ESL的电容器，以提高滤波效果和电路的稳定性。
4 滤波电容的安装滤波电容的安装需要注意以下几点：4.1 端子标记滤波电容一般有正负两个端子，需要正确地连接在整流电路的正负极上。
一般来说，电解电容的负极有标记，陶瓷电容没有标记，需要根据具体型号进行确认。
4.2 间距和热释放滤波电容的放置要与其他元器件保持一定的间距，以避免热量积累和热释放问题。
整流电路之不可控整流电路_图文
式中，ud(0)为VD1、VD4开始导通时刻直流侧电压值。 将u2代入并求解得： 而负载电流为：
于是
(3-38) (3-39) (3-40)
(3-41)
2-9
3.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路
则当wt=q时，VD1和VD4关断。将id(q)=0代入式 （3-41），得：
(342)
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，故有下式成立：
1) 电容滤波的不控整流电路其输出电压平均值不是一个定数，它将随着RC 的变化而变化。 电阻R减小(负载电流增大)或电容容量C减小→输出电压降低、电压波动加大。 2) 输出电压平均值的最大值是输出电压瞬时值的峰值，输出电压平均值的 最小值是该电路在电阻负载情况下的输出电压平均值。
输出电压平均值的最大值与最小值在不同电路形式下的值
的时刻“速度相等”恰好发生，则有
（3-50）
由上式可得
电流id 断续和连续的临界条件wRC=
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。
通常只有R是可变的，它的大小反映了负载的轻重，因此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。
a
a
O
wt O
wt
id
id
2) 主要的数量关系
输出电压平均值
空载时，
。
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
,此
时输出电压为： Ud≈1.2 U2。
（3-46）
电流平均值
输出电流平均值IR为：
二极管电流iD平均值为：
电力电子技术(简答,大题,选择填空)
简答题1. 使晶闸管导通的条件是什么?答：使晶闸管导通的条件是:晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲).或：u AK>0且u GK>0.2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流.要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
3.多相多重斩波电路有何优点？答：多相多重斩波电路因在电源与负载间接入了多个结构相同的基本斩波电路,使得输入电源电流和输出负载电流的脉动次数增加、脉动幅度减小，对输入和输出电流滤波更容易，滤波电感减小。
此外，多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波单元之间互为备用，总体可靠性提高.4．交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。
当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时，最高输出频率不应高于电网频率的1/3～1/2错误!未找到引用源。
当电网频率为50Hz时，交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。
当输出频率增高时,输出电压一周期所包含的电网电压段数减少，波形畸变严重，电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素。
5．试说明PWM控制的基本原理。
答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术.即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。
效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。
上述原理称为面积等效原理6.1什么是异步调制？主要特点答：载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制.在异步调制方式中，通常保持载波频率f c 固定不变，因而当信号波频率f r变化时，载波比N是变化的.异步调制的主要特点是：在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。
整流电路波形总结(1)
1、单相半波可控整流电路——阻性负载，触发角2、单相半波可控整流电路——阻感负载，触发角3、单相半波可控整流电路——阻感负载有续流二极管，触发角4、单相桥式全控整流电路——纯阻性负载，触发角5、单相桥式全控整流电路——带反电动势负载，触发角6、单相桥式全控整流电路——阻感性负载，触发角7、单相全波可控整流电路(单相双半波可控整流电路）——阻性负载，触发角8、单相桥式半控整流电路——阻性负载，触发角9、单相桥式半控整流电路——阻感负载，有续流二极管，触发角10、单相桥式半控整流电路另一种接法1、三相半波可控整流电路——纯阻性负载R 1）纯电阻负载，触发角为0度2）纯阻性负载，触发角30度3）纯阻性负载，触发角大于30度电流断续，以60度为例2、三相半波可控整流电路——阻感负载1）阻感负载，触发角60度（当触发角时，整流电压波形与纯阻性负载时相同，因为两种负载情况下，负载电流均连续）。
3、三相桥式全控整流电路1）纯电阻负载，触发角0度纯阻性负载，0度触发角时晶闸管工作情况2）纯阻性负载，触发角30度3）纯阻性负载，触发角60度4）纯阻性负载，触发角90度5）阻感负载，触发角0度6）阻感负载，触发角30度7）阻感负载，触发角90度4、考虑变压器漏感时的三相半波可控整流电路及波形各种整流电路换相压降和换相重叠角的计算5、电容滤波的不可控整流电路（单相桥式整流电路）6、感容滤波的二极管整流电路7、带平衡电抗器的双反星型可控整流电路触发角为0度时，两组整流电压电流波形平衡电抗器作用下输出电压的波形和电抗器上的电压波形平衡电抗器作用下，两个晶闸管同时导通的情况当触发角为30度、60度、90度时，双反星形电路的输出电压波形8、多重化整流电路（并联多重联结的12脉波整流电路）9、移相30度串联2重联结电路移相30度串联2重联结电路电流波形三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形 u ab u ac u bc u ba u cau cb u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac u bc u a u b u c u a u b u c u a u b u c u a u b u 2u d ωtO ωtO β =π4β =π3β =π6β =π4β =π3β =π6ωt 1ωt 3ωt 2。
电容滤波的三相不可控整流电路的仿真研究
Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｕ ｎ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｗ ｈ ｅ ｎ ｃ ｏ Ｒ Ｃ √ ３ ． Ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ＤＣ ｓ ｉ ｄ ｅ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｒ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ ｉ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｎ ｔ ｙ ｌ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．
Ｌ ｏ ｇ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， Ｙ ｕ ｅ ｙ ａ ｎ ｇ ４ １ ４ ０ ０ ６ ， Ｈｕ ｎ ａ ｎ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｕ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ａ ｂ ｌ ｅ ｒ ｅ ｃ ｔ ｆｅ ｉ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｆ ＤＣ ｏ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｆ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ
电容滤波的不可控整流电路
图2 、 与RC的关系曲线
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t达到 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( 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
均不导通，电容C向R放电，提供负载所需电流。
• 至t=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。
VD1 i2
u1
u2
id
VD3
iC
iR
ud + C
R
i,ud
ud
i
0
2
t
VD2
VD4
a)
b)
图1 电容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形
而负载电流为： iRu R 2 2 R U2sin t(（) 4）
于是
id iC iR 2C2c U o t s) ( 2 R U 2sitn )(（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：
id iC iR 2C2c U o t s) ( 2 R U 2sitn )(（5）
（7）
由式（6）和（7）得：
arc tR an )C( （8）
RC earctanR ( CRC)eRCsin (RC)21
（9）
电容滤波的单相不可控整流电路
在RC已知时，即可由式（9）求出 ，进而由式 （8）求出 。
arc tR an )C( （8）
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, /rad
60
图2 、 与RC的关系曲线
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t达到 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( t)|，
ia VD1VD3 VD5 T ia a b c VD4 VD6 VD2 a) c) id iC iR ud+ C R O b)
t
ia O
t
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
0
t
a)
b)
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+ =2/3的时刻“速度相等”恰好发生，则有
d[ 6U 2sin( t+ )] d(t ) 2 t+ =
1 2 2 RC[ t-( 3 - )] d 6U 2sin e 3 d( t)
由上式可得
3
电流id 断续和连续的临界条件RC= 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= 3/C。
ia ia
t+ =
2 3
O id O a)
id VD1 i2 u1 u2 VD2 VD3 iC ud + i,u d iR C R 0 i ud
2
t
VD4
b)
a)
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
电容滤波的单相不可控整流电路
详细分析（关键在于求出 和 ） u2 2U 2 sin(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( t)| p（下标表示假设）。
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
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。
id VD1 i2 u1 u2 VD2 L + uL VD3 iC iR + ud C VD4 i2,u2 ,ud u2 i2 R ud
1.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。
电容滤波的单相不可控整流电路
1. 工作原理及波形分析
基本工作过程： • 在u2正半周过零点至t=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t=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。
RC
( RC ) 1
2
e
arctan( RC ) RC RC
e
sin
（9）
电容滤波的单相不可控整流电路
在RC已知时，即可由式（9）求出 ，进而由式 （8）求出 。 （8）
（9）
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RC变化的曲线
ud (0) 2U 2 sin 1 t ud (0) 0 iC dt u2 C
（1）
（2）
将u2代入并求解得：
而负载电流为： 于是
（3） （4）
（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：
（5） 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： （6） 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。 （7） 由式（6）和（7）得： （8）
。
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 二极管承受的最大反向电压为线电压的峰值，为
t O
id
t
t O
b)
t
图 电容滤波的三相桥式整流电路当RC等于和小于 3时的电流波形 a）RC= 3 b）RC< 3
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。