电容滤波的不控整流电路

在交—直—交变频器等电力电子电路中，大多采用不可控整流电路经电容滤波后提供直流电源给后级的逆变器，因此有必要对电容滤波的不控整流电路进行研究。

一、带电容滤波的单相不控整流电路

图1为电容滤波的单相不可控整流电路，这种电路常使用在开关电源的整流环节中。

仅用电容滤波的单相不可控整流电路如图1a)所示。在分析时将时间坐标取在u₂正半周和u_d的交点处，见图3-29c)。当u₂<u_d时，二极管VD₁、VD₂、VD₃、VD₄均不导通，电容C放电，向负载R_d提供电流，u_d下降。ωt=0后，u₂>u_d，VD₁、VD_4­导通，交流电源向电容C充电，同时也向负载R_d供电。设u₂正半周过零点与VD₁、VD₂开始导通时刻相差的角度为δ，则VD₁、VD₂导通后

(1)

ωt=0时，u₂₀=u_c0=u_d0=，电容电流为

（2）

负载电流为

（3）

整流桥输出电流

（4）

图1 电容滤波的单相不可控整流电路

过ωt=0后，u₂继续增大，i_c>0，向电容C充电，u_c随u₂而上升，到达u₂峰值后，u_c又随u₂下降，i_d减小，直至ωt=θ时，i_d=0，VD₁、VD₄关断，即θ为VD₁、VD₄的导通角。令i_d=0，可求得二极管导通角θ与初始相位角δ的关系为

（5）

由上式可知θ＋δ是位于第二象限的角，故

（6）

ωt>θ后，电容C向负载R供电，u_c从t=θ/ω的数值按指数规律下降

（7）

ωt=π时，电容C放电结束，电压u_c的数值与ωt=0是的电压数值相等，即

（8）

将式（6）和的关系式代入上式，可得

（9）

整流电路的输出直流电压可按下式计算

（10）

在已知ωRC的条件下，可通过式（9）求起始导电角δ，在由式（6）计算导通角θ，最后可由式（10）求出整流电路输出直流电压平均值U_d。

3.4.2 带电容滤波的三相不控整流电路

图2所示的是带电容滤波的三相桥式不控整流电路及其电压、电流波形。

a) b)

c) L=0，ωRC= d) L>0，ωRC=

e) L=0，ωRC< f) L>0，ωRC<

图2 带电容滤波的三相桥式不控整流电路及其电压、电流波形