电容滤波的三相桥式不可控整流电路

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：在较大的功率场合，常采用电容滤波的三相不可控整流电路，最常用的是三相桥式结构，图2.36 给出了其结构图。图2.36带电容滤波的三相桥式不可控整流电路工作原理及波形分析根据负载大小的不同，整流电路输出电流有断续和连续两种情况，下面分别加以介绍。可见，与电容滤波的单相桥式不可控整流电路相比，输出直流电压平均值Ud 的变化范围小了许多，在2.34U2～2.45U2 范围内变化。

在较大的功率场合，常采用电容滤波的三相不可控整流电路，最常用的是三相桥式结构，图2.36 给出了其结构图。

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图2.36　带电容滤波的三相桥式不可控整流电路

（1）工作原理及波形分析

根据负载大小的不同，整流电路输出电流有断续和连续两种情况，下面分别加以介绍。

1）电流断续的情况

三相桥式整流电路每周期输出6 个波头，当所带负载较小时，即负载等效电阻R 较大时，电路的输出电流id 是断续的。其波形如图2.37 所示，电路工作情况与单相桥式电路相同。电路稳定工作后，每个波头的波形分为两段。第一段，电容充电，有一对二极管导通，有电流从其中流过，整流电压（ud=uC）等于电源线电压。第二段，电容放电，没有二极管导通，id=0，ud 靠uC 保持。

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图2.37　带电容滤波的三相桥式不可控整流电路轻载时的波形

三相桥式电路轻载时ud（=uC）的波动较小，负载电阻R 上流过的电流iR 波动也很小。在电容一定的情况下，电容电压uC 的波动程度取决于负载的大小，负载大时波动大，负载小时波动小。

2）电流连续时的情况

当整流电路所带的负载较大时，即负载等效电阻R 较小时，整流电路的输出电流id 变为连续，其原因是电容两端的电压uC 下降速度快于整流输出线电压，致使导通的一对二极管始终保持导通，直到下一个波头，电流id 刚好连续了起来，工作情况与单相电路相同。这时整流电路的输出电压是三相线电压在正半周包络线，波形如图2.38（a）所示。

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图2.38　带电容滤波的三相桥式不可控整流电路重载时的波形

若整流电路是在电容初始电压为零的状态下启动，启动瞬间电容的充电电流会很大，如图2.38（b）和（c）所示，可能会达到稳态电流的数倍甚至数十倍，从而损坏整流器件。为了避免这种情况的发生，可以在整流电路输出端串联电感或电阻来限制启动电流，如图2.36 中虚线部分所示。串联电感的情况在前述的单相电路中有过介绍，不再重复。对于串联电阻的情况，需要与电阻并联开关S。刚启动时，S 不闭合，靠电阻限流。启动过程结束后，S 闭合，短接电阻，避免电路进入稳态后在电阻上过多的消耗能量。

（2）基本数量关系

1）输出直流电压的平均值Ud

空载时，R=∞，放电时间常数为无穷大，输出电压为线电压峰值随着负载的增加，输出电压的平均值逐渐减小。当电流连续后，输出电压波形成为三相线电压在正半周的包络线，其平均值为Ud=2.34U2。可见，与电容滤波的单相桥式不可控整流电路相比，输出直流电压平均值Ud 的变化范围小了许多，在2.34U2～2.45U2 范围内变化。