第四章 二极管整流电路 4.1 简介 4.2 整流电路的基本概念 4.3 单相桥式二极管整流电路 4.4 单相双重电压整流电路

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1 第四章 二极管整流电路 4.1 简介 4.2 整流电路的基本概念 4.3 单相桥式二极管整流电路 4.4 单相双重电压整流电路
第四章 二极管整流电路 4.1 简介 4.2 整流电路的基本概念 4.3 单相桥式二极管整流电路 4.4 单相双重电压整流电路 4.5 单相整流电路对三相四线制系统的中线电流的影响 4.6 三相全桥整流电路 4.7 单相整流电路与三相整流电路的比较 4.8 开通时的瞬间冲击电流和过电压 4.9 电流谐波和低功率因数的影响和改善措施 小结 首 页

2 第四章二极管整流电路 本章重点 返回 下 页

3 4.1 简 介 整流电路（Rectifier） 多数情况下，通过对交流电的整流得到直流电 将交流电转变为直流电的装置
第四章二极管整流电路 4.1 简 介 多数情况下，通过对交流电的整流得到直流电 将交流电转变为直流电的装置 整流电路（Rectifier） id 二极管整流电路的功率只能从交流侧流向直流侧。 多数情况下，整流电路的交流侧输入没有变压器，而是直接与工作电源相连。 us +ud- is 返 回 上 页 下 页

4 输出的直流电压中含有一定纹波（直流脉动波的交流成分）。通常在直流侧并联一个大电容以稳定输出的直流电压。
第四章二极管整流电路 输出的直流电压中含有一定纹波（直流脉动波的交流成分）。通常在直流侧并联一个大电容以稳定输出的直流电压。 在不考虑线路电感的前提下，该电容器的充电电压接近交流输入电压的峰值。 在50或60Hz的交流输入电压的峰值附近，通过整流电路的电流非常大，电流不连续。 在每半个周期内，电流在一个有限的时间段内为零，这种整流电路的运行产生大量的畸变电流。 返 回 上 页 下 页

5 二极管整流电路是整流电路的基础，在此基础之上采用全控型电力电子器件，实现整流电路的功率因数、谐波、交流侧电流波形的改善和动态特性的控制。
第四章二极管整流电路 二极管整流电路是整流电路的基础，在此基础之上采用全控型电力电子器件，实现整流电路的功率因数、谐波、交流侧电流波形的改善和动态特性的控制。 整流电路的分析 假定二极管是理想的，导通时管压降为零（导通电阻为零），断开时呈现的阻抗无穷大。 忽略整流电路交流输入端的电磁干扰对整流电路滤波部分的影响。 返 回 上 页 下 页

6 4.2 整流电路的基本概念 4.2.1 纯电阻负载 输出电压Ud和输出电流i中含有大量的纹波，所以这种电路在实际应用中意义不大。
第四章二极管整流电路 4.2 整流电路的基本概念 4.2.1 纯电阻负载 + us- ud udiode i R us ud i t udiode 输出电压Ud和输出电流i中含有大量的纹波，所以这种电路在实际应用中意义不大。 返 回 上 页 下 页

7 4.2.2 感性负载 电感与电阻相串联，将负荷部分变为感性负载。 t =0时之前，电源电压us为负，电路中电流为零。
第四章二极管整流电路 4.2.2 感性负载 + us- udiode uL R uR - ud- L 电感与电阻相串联，将负荷部分变为感性负载。 t =0时之前，电源电压us为负，电路中电流为零。 i t =0时，二极管出现正向偏置，电流准备流过二极管。 返 回 上 页 下 页

8 t >0时，二极管用短路代替。电路中的电流由下面微分方程确定：
第四章二极管整流电路 uL L R + uR - i +ud- +us- t >0时，二极管用短路代替。电路中的电流由下面微分方程确定： 电感电压： uL= Ldi / dt 返 回 上 页 下 页

9 t1之前，us>uR（uL = us－uR值为正），电流不断增大，电感的储能也随之增加。
第四章二极管整流电路 ud ud t1之前，us>uR（uL = us－uR值为正），电流不断增大，电感的储能也随之增加。 t1之后，uL变为负值，电流也随之减小。 us uR t us T= 1 f t1 t2 i A B uL t2时刻后，虽然输入的电源电压us变负，但是电流仍维持正向导通。 udiode 返 回 上 页 下 页

10 t3时刻，电流减小到零，二极管停止导通，整个电路相当于开路。此时电感电压并不等于零。
第四章二极管整流电路 ud ud t3时刻，电流减小到零，二极管停止导通，整个电路相当于开路。此时电感电压并不等于零。 us uR t us T= 1 f t1 t2 i A B uL +us- L udiode uL R + uR - +ud- i udiode 返 回 上 页 下 页

11 对上式两边同时积分，积分区间从0～t3，且i(0)和i(t3)为零，于是有：
第四章二极管整流电路 电感电压： uL= Ldi / dt 改写后得： 对上式两边同时积分，积分区间从0～t3，且i(0)和i(t3)为零，于是有： 由此可知: 返 回 上 页 下 页

12 t3之后，R和L上的电压为零，二极管上的电压（－us）极性相反。
第四章二极管整流电路 ud ud 上式还可分解为： us uR t us T= 1 f t1 t2 i 面积A和面积B的关系： A B uL t3之后，R和L上的电压为零，二极管上的电压（－us）极性相反。 波形在每个周期T(=1/f)内重复。 udiode 返 回 上 页 下 页

13 t2到t3的区间内负载电压ud为负，与纯阻性负载相比，负载平均电压有所降低。
第四章二极管整流电路 ud ud t2到t3的区间内负载电压ud为负，与纯阻性负载相比，负载平均电压有所降低。 us uR t us T= 1 f t1 t2 i A B uL us ud i t udiode udiode 返 回 上 页 下 页

14 4.2.3 含直流电压源的负载 负载部分是由电感和电势为Ed的直流电压源组成。 第四章二极管整流电路 + Ed - us- udiode
uL ud L i 负载部分是由电感和电势为Ed的直流电压源组成。 返 回 上 页 下 页

15 当us超过Ed时，二极管在t1时刻开始导通。
第四章二极管整流电路 t udiode B A t1 t2 t3 Ed usm us uL i 当us超过Ed时，二极管在t1时刻开始导通。 电流在t2时刻达到峰值（也就是us与Ed再次相等时）。 t3时刻电流衰减到零。 A和B面积相等。 返 回 上 页 下 页

16 4.3 单相桥式二极管整流电路 并联在直流侧的大电容起滤波作用。 第四章二极管整流电路 id is iL + us- ud - Cd Ls
输入系统等效模型 并联在直流侧的大电容起滤波作用。 返 回 上 页 下 页

17 4.3.1 Ls = 0 的理想电路 假定Ls= 0，用电阻R或直流电流源表示整流电路的直流侧。
第四章二极管整流电路 Ls = 0 的理想电路 id is + us- R ud P VD4 N VD1 VD2 VD3 + ud - id is iL us- Cd Ls id is + us- ud P VD4 N VD1 VD2 VD3 假定Ls= 0，用电阻R或直流电流源表示整流电路的直流侧。 纯电阻负载情况是桥式整流电路分析和功率因数校正的参考基础。 返 回 上 页 下 页

18 整流电路直流输出部分一般都要串联一个大电感以得到输出电流的平稳性。
第四章二极管整流电路 整流电路直流输出部分一般都要串联一个大电感以得到输出电流的平稳性。 整流电路分析中常用恒定直流电流源近似表示感性负载。 + ud - id is iL us- Cd Ls id is + us - ud P VD4 N VD1 VD2 VD3 返 回 上 页 下 页

19 上一组两个二极管的阴极电位相同。阳极上电压最高的二极管有电流id流过。
第四章二极管整流电路 id is + us- ud P VD4 N VD1 VD2 VD3 上一组两个二极管的阴极电位相同。阳极上电压最高的二极管有电流id流过。 下一组两个二极管的阳极电位相同，阴极上电压最低的二极管有电流id 流过。 返 回 上 页 下 页

20 当us大于零时，二极管VD1和VD2导通: 当us小于零时，二极管VD3和VD4导通: ud = us ， is=id
第四章二极管整流电路 us is ud t=0 t id id=Id Id id is + us- ud P VD4 N VD1 VD2 VD3 当us小于零时，二极管VD3和VD4导通: ud = －us，is =－id 当us大于零时，二极管VD1和VD2导通: ud = us ， is=id 返 回 上 页 下 页

21 假定Ls = 0，两个电流值之间的转换瞬时完成。
第四章二极管整流电路 直流侧输出电压为： id is + us- ud P VD4 N VD1 VD2 VD3 交流侧电流为: 假定Ls = 0，两个电流值之间的转换瞬时完成。 返 回 上 页 下 页

22 在半个周期上进行积分, 得两个电路的直流输出电压的平均值Ud0：
第四章二极管整流电路 取任意时刻为起始时间t = 0，然后对 （w = 2πf，wT/2 = π） 在半个周期上进行积分, 得两个电路的直流输出电压的平均值Ud0： t t=0 id=Id Id us ud is id 所以： 下标0代表 Ls= 0理想情况，Us为输入电压的有效值。 返 回 上 页 下 页

23 傅立叶分解 根据有效值的基本定义有： 理想情况下的基波分量和谐波分量有效值： 第四章二极管整流电路 us is wt is1 f1=0
us is is1 傅立叶分解 根据有效值的基本定义有： 理想情况下的基波分量和谐波分量有效值： 返 回 上 页 下 页

24 谐波总畸变率： is1波形曲线与us波形同相位， 得： 第四章二极管整流电路 h 1 1.0 2 3 4 5 6 7 9 11 13 Is1
1 1.0 2 3 4 5 6 7 9 11 13 Is1 Ish 0.2 is1波形曲线与us波形同相位， 得： 返 回 上 页 下 页

25 4.3.2 Ls对电流换流的影响 电流换流时间 交流侧电流is从+Id 到－Id（或相反）转换过程中所需的时间间隔。 用符号g表示
第四章二极管整流电路 Ls对电流换流的影响 电流换流时间 is Id + us- ud VD4 VD1 VD2 VD3 Ls 交流侧电流is从+Id 到－Id（或相反）转换过程中所需的时间间隔。 用符号g表示 电流从一个二极管转到另一个二极管的过程。 换流(换路) 返 回 上 页 下 页

26 正弦电压源 Ls = 0时☟ 恒定电流源 第四章二极管整流电路 us + - is + ud us- Id - ud is is1 wt
VD1 VD2 ud - us is Ls = 0时☟ ud us is is1 恒定电流源 wt 返 回 上 页 下 页

27 wt = 0之前：us﹤0，Id在VD2中流通，ud = 0，is = 0。
第四章二极管整流电路 Id + us- VD1 VD2 ud - us is wt = 0之前：us﹤0，Id在VD2中流通，ud = 0，is = 0。 wt = 0： us﹥0 ，VD1上承受正向偏置电压，开始导通。 us Id + us- VD1 VD2 ud =0 - is iD1 Ls iD2 理想二极管的导通压降uVD = 0 返 回 上 页 下 页

28 is不会大于Id , VD2 在wt = g 时停止导通。
第四章二极管整流电路 us Id + us- VD1 VD2 ud =0 - is iD1 Ls iD2 根据两网孔电流基尔霍夫电流定律： uL=0 Id + us- VD1 VD2 ud = us - is = Id iD1 Ls iD2 当wt = g ：is → Id >0，VD2导通 如果is > Id，将导致 为负值, is不会大于Id , VD2 在wt = g 时停止导通。 返 回 上 页 下 页

29 第四章二极管整流电路 输出波形随角度wt 变化的函数关系: ud=0 us wt wt uL Ar is  wt 返 回 上 页 下 页

30 换流开始时: is = 0 换流结束时: is = Id 第四章二极管整流电路 us Id + us- + - ud =0 - is iD1
VD1 VD2 ud =0 - is iD1 Ls iD2 换流开始时: is = 0 换流结束时: is = Id uL=0 Id + us- VD1 VD2 ud = us - is = Id iD1 Ls iD2 返 回 上 页 下 页

31 换流时间间隔对应的电角度(用符号g表示 ) 换流重叠角
第四章二极管整流电路 换流时间间隔对应的电角度(用符号g表示 ) 换流重叠角 交流输入电压或换流电流为： 上式可写成： 对上式两边同时积分： 对uL在换流期间内的积分 返 回 上 页 下 页

32 如果Ls = 0，则cos g =1，即g = 0。不考虑线路电感，整流电路的换流瞬时完成。
第四章二极管整流电路 对电压积分： 合并以上两式，得： 重新整理后得： 如果Ls = 0，则cos g =1，即g = 0。不考虑线路电感，整流电路的换流瞬时完成。 返 回 上 页 下 页

33 第四章二极管整流电路 wt us ud is is1 图中，Ls = 0，ud的平均电压Ud0为： 返 回 上 页 下 页

34 第四章二极管整流电路 us wt ud=0  is uL Ar 当 Ls ≠ 0，g ≠0，ud =0，因此： 返 回 上 页 下 页

35 第四章二极管整流电路 也可改写为： 将 代入上式，得： 返 回 上 页 下 页

36 考虑线路电感时，平均输出电压从不考虑线路电感的平均输出电压Ud0中减去△Ud ，△Ud为：
第四章二极管整流电路 考虑线路电感时，平均输出电压从不考虑线路电感的平均输出电压Ud0中减去△Ud ，△Ud为： 返 回 上 页 下 页

37 第四章二极管整流电路 is Id + us- ud + - wt wt is Id us ud + - + - B A wt VD4 VD1
Ls Ar ud ud=0 us wt  wt uL Ar is Id us ud VD4 VD1 VD2 VD3 Ls + - B A is wt 返 回 上 页 下 页

38 wt = 0之前，二极管VD3和VD4有电流Id流过, is=－Id
第四章二极管整流电路 二极管整流电路 wt = 0之前，二极管VD3和VD4有电流Id流过, is=－Id is Id us ud VD4 VD1 VD2 VD3 Ls + - B A id is + us - ud P VD4 N VD1 VD2 VD3 与右图所示电路中Ls = 0的情况一样 返 回 上 页 下 页

39 计算电路形式用于分析电路在0 < wt < g期间的电流换流过程。
第四章二极管整流电路 is Id us ud VD4 VD1 VD2 VD3 Ls + - B A 计算电路形式 is Id us ud=0 VD4 VD1 VD2 VD3 + - ig 计算电路形式用于分析电路在0 < wt < g期间的电流换流过程。 返 回 上 页 下 页

40 t = 0时，us﹥0，二极管VD3和VD4相当于短路，二极管VD1和VD2处于正向偏置。
第四章二极管整流电路 is Id us ud=0 VD4 VD1 VD2 VD3 + - ig t = 0时，us﹥0，二极管VD3和VD4相当于短路，二极管VD1和VD2处于正向偏置。 假定所采用的二极管相同，两个换流电流是相等的。换流期间四个二极管都导通，ud = 0。 返 回 上 页 下 页

41 根据网孔电流分析原理，换流期间的二极管电流和线电流is为：
第四章二极管整流电路 根据网孔电流分析原理，换流期间的二极管电流和线电流is为： is Id us ud=0 VD4 VD1 VD2 VD3 + - ig 换流开始时，换流电流为0 。 换流结束时，ig增大到Id 。 返 回 上 页 下 页

42 第四章二极管整流电路 当wt = g 时，iVD1= iVD2= Id，is= Id，电流从二极管VD3、VD4到VD1、VD2的换流期间，电感Ls中的电流从－Id变为Id。 is Id us ud=0 VD4 VD1 VD2 VD3 + - ig 返 回 上 页 下 页

43 第四章二极管整流电路 利用等式 wt  us Ar ud ud=0 uL 对图中电压波形积分 返 回 上 页 下 页

44 求得曲线所围成的面积Ag 为： 积分下限为： is(0) = －Id 根据上式可得： 移项整理后得： 第四章二极管整流电路 wt ud Ar
wt  us Ar ud ud=0 uL 根据上式可得： 移项整理后得： 返 回 上 页 下 页

45 在不考虑线路电感的理想情况下（Ls = 0），输出电压ud根据下式计算：
第四章二极管整流电路 在不考虑线路电感的理想情况下（Ls = 0），输出电压ud根据下式计算： 若考虑线路电感Ls时，Ud的计算可根据以下等式求得： 返 回 上 页 下 页

46 可根据图中所示的波形分析原理来计算Ud ：
第四章二极管整流电路 wt  us Ar ud ud=0 可根据图中所示的波形分析原理来计算Ud ： 返 回 上 页 下 页

47 4.3.3 直流侧接恒定电压源的情况 ud(t) = Ud
第四章二极管整流电路 4.3.3 直流侧接恒定电压源的情况 ud(t) = Ud 用该电路形式近似模拟直流侧接大电容的整流电路 is A + us- ud VD4 VD1 VD2 VD3 Ls - B id is iL + us- ud - Cd Ls 相当于在左图中用直流电源置换电路中的电解电容。 返 回 上 页 下 页

48 假定图中电路直流侧电压为常数，us与直流电压ud相等，或在小于直流电压ud区间，电流id =0。
第四章二极管整流电路 假定图中电路直流侧电压为常数，us与直流电压ud相等，或在小于直流电压ud区间，电流id =0。 根据此假设，有关电压、电流波形可用下图波形说明。 wt Id uL A B qp qb qf  +qb ud us id is A + us- ud VD4 VD1 VD2 VD3 Ls - B 返 回 上 页 下 页

49 - 假设条件下的等值电路 第四章二极管整流电路 wt id + Ud- us uL A B qp qb qf  +qb ud us id
uL A B qp qb qf  +qb ud us id id + Ud- us Ls - 假设条件下的等值电路 返 回 上 页 下 页

50 当us在θb点大于Ud时，二极管VD1和VD2处于导通状态。电流在θp点达到最大值，过了该点uL小于零。
第四章二极管整流电路 wt Id uL A B qp qb qf  +qb ud us id 当us在θb点大于Ud时，二极管VD1和VD2处于导通状态。电流在θp点达到最大值，过了该点uL小于零。 A和B面积相等时的对应点为θf，该点的电流值为零，同时A和B相互为负。从θf到π+θb，电流值一直为零。 返 回 上 页 下 页

51 直流电流平均值的计算 （1）角θb由下式计算： （2）从图中曲线可看出： （3）在有电流流过时，电感电压为： 第四章二极管整流电路 wt
Id uL A B qp qb qf  +qb ud us id （1）角θb由下式计算： （2）从图中曲线可看出： （3）在有电流流过时，电感电压为： 返 回 上 页 下 页

52 式中θ > θb，id在θb点的值为零，从上式可推出：
第四章二极管整流电路 wt 的积分形式为： 式中θ > θb，id在θb点的值为零，从上式可推出： （4）当wt =θf 时，id=0，代入上式得： 返 回 上 页 下 页

53 （5）对 在半个周期内对id (θ)进行积分， 直流电流的平均值为： 第四章二极管整流电路 wt uL A B qp qb qf 
uL A B qp qb qf  +qb ud us id 返 回 上 页 下 页

54 采用标幺化数值进行比较，电压Ud的基准值取Ud0，Id以短路电流Isc为基准，短路电流为：
第四章二极管整流电路 采用标幺化数值进行比较，电压Ud的基准值取Ud0，Id以短路电流Isc为基准，短路电流为： 0.10 0.12 0.08 0.06 0.04 0.02 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 返 回 上 页 下 页

55 若电路的直流侧仍为一个大电容，则直流电压ud(t) = Ud的假设在正常情况下成立，但在系统扰动的暂态情况下存在偏差。
第四章二极管整流电路 整流电路的特性 若电路的直流侧仍为一个大电容，则直流电压ud(t) = Ud的假设在正常情况下成立，但在系统扰动的暂态情况下存在偏差。 若直流等值负载用电阻RL代替，时间常数CdRL比线性频率范围的时间周期大得多，ud中的纹波非常小，可以近似认为直流电压为恒定值。 返 回 上 页 下 页

56 Ls的增加改善is的波形、降低is的谐波畸变率THD、改善功率因数PF，降低（或改善）峰值系数，位移功率因数DPF有一定的下降。
第四章二极管整流电路 Ls的增加改善is的波形、降低is的谐波畸变率THD、改善功率因数PF，降低（或改善）峰值系数，位移功率因数DPF有一定的下降。 0.8 0.7 0.9 0.6 0.4 0.5 1.2 0.02 1.3 0.06 THD1 1.1 1.0 0.04 0.08 0.10 0.12 DPF PF 返 回 上 页 下 页

57 第四章二极管整流电路 1.50 1.40 1.45 1.25 1.35 1.30 1.20 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 0.12 1.8 2.0 2.4 2.2 2.6 2.8 3.0 峰值系数 Ud /Ud0 Ud Ud0 (=0. 9Us ) 返 回 上 页 下 页

58 4.3.4 实际的二极管桥式整流电路 负载部分用等值电阻代替 第四章二极管整流电路 id is iL + us- ud - Cd Ls id
RL Rs 负载部分用等值电阻代替 返 回 上 页 下 页

59 整流电路的组成结构和负载情况不同，直流电流的波形和连续情况也不同。
第四章二极管整流电路 极不连续电流下的分析计算 整流电路的组成结构和负载情况不同，直流电流的波形和连续情况也不同。 假定电路运行已造成了id的极不连续，每半个周波内，id的波形只是在us波形的其中一小段不为零，在us的两个过零点附近基本上都为零。 wt Id uL A B qp qb qf  +qb ud us id 返 回 上 页 下 页

60 + - 用右图等效计算上图电路半个周波的电压和电流。 第四章二极管整流电路 id is + us- ud Cd Ls RL Rs id RL
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61 对时间段tb = θb /w，tf = θf /w的分析
第四章二极管整流电路 对时间段tb = θb /w，tf = θf /w的分析 tb＜t＜tf ，tb是id流通的起始时刻，tf 是id流通的 结束时刻。 tb＜t＜tf，电路中有负载电流。 电路中各量之间的关系： 基尔霍夫电压： 基尔霍夫电流： 返 回 上 页 下 页

62 在tf < t < tb区间，用矩阵表示KVL和KCL方程 :
第四章二极管整流电路 在tf < t < tb区间，用矩阵表示KVL和KCL方程 : 用x表示id和ud所组成的向量，状态转移矩阵为: 返 回 上 页 下 页

63 第四章二极管整流电路 假定电源的系数向量为: 可解得状态变量为： 式中： 返 回 上 页 下 页

64 在 区间，二极管桥路中没有电流流过，所以有：
第四章二极管整流电路 在 区间，二极管桥路中没有电流流过，所以有： 则： 返 回 上 页 下 页

65 解方程之前用估计值代替直流侧电流流通的起始时刻tb的准确值 。
第四章二极管整流电路 对 求解 解方程之前用估计值代替直流侧电流流通的起始时刻tb的准确值 。 如果tb值确定，那么它是一个或半个周期后直流侧电流的起始时刻。 利用以上条件，可校验所选择的tb是否准确。 方法是：先取一个较小的tb值，然后缓慢增大tb，直到tb在很小的误差范围以内，这样可保证tb足够精确。 返 回 上 页 下 页

66 第四章二极管整流电路 利用Matlab对下图中的全桥整流电路进行仿真，输入参数为：Us = 120V，频率60Hz，Ls = 1mH，Rs = 1mΩ，Cd = 1000μF，RL = 20Ω。假定采用理想二极管，△ t = 25μs。 例1 id is + us- ud Cd Ls RL Rs 返 回 上 页 下 页

67 在ud(tb)初值正确的情况下,利用Matlab程序,得仿真结果的波形：
第四章二极管整流电路 解 在ud(tb)初值正确的情况下,利用Matlab程序,得仿真结果的波形： 200 150 100 50 -50 2 3 4 5 6 7 8 9 12 11 10 T tf t(ms) ud us id 返 回 上 页 下 页

68 对图4.20中电路用Pspice进行仿真，输入参数与例4.1中的参数相同。并对输入的交流电流和直流输出电压做傅立叶分析。 例2
第四章二极管整流电路 一般工作条件下的电路仿真 对图4.20中电路用Pspice进行仿真，输入参数与例4.1中的参数相同。并对输入的交流电流和直流输出电压做傅立叶分析。 例2 解 利用Pspice程序,得仿真结果的波形： ud us is is1 wt φ1 返 回 上 页 下 页

69 is1 =10.86A （输入电流is的基波分量的有效值） j1 = 10° （滞后us的角度） Ud = 158.45V （电压平均值）
第四章二极管整流电路 从Pspice的输出文件得： is1 =10.86A （输入电流is的基波分量的有效值） j1 = 10° （滞后us的角度） Ud = V （电压平均值） Id = 7.93A （电流的平均值） 返 回 上 页 下 页

70 二极管桥式整流电路的输入线电流is明显偏离正弦波。电流的畸变也会导致电压的畸变。
第四章二极管整流电路 线电流的畸变 二极管桥式整流电路的输入线电流is明显偏离正弦波。电流的畸变也会导致电压的畸变。 wt us is is1 φ1 ud 返 回 上 页 下 页

71 第四章二极管整流电路 is的基波和三次谐波如下图所示： is Ism Idis is1 is3 wt 返 回 上 页 下 页

72 根据傅立叶级数展开，利用Pspice对图中的整流电路进行仿真。 解
第四章二极管整流电路 对例4.1和例4.2中的整流电路，计算输入电流的总谐波畸变率THDi，波形因数，位移功率因数DPF，功率因数PF及平均输出电压Ud和Id/Isc。 例3 根据傅立叶级数展开，利用Pspice对图中的整流电路进行仿真。 解 id is + us- ud Cd Ls RL Rs 返 回 上 页 下 页

73 仿真结果: THDi = 88.8%，Is1 = 10.86A 根据方程 计算得： 有效值 Is = 14.52A
第四章二极管整流电路 仿真结果: THDi = 88.8%，Is1 = 10.86A 根据方程 计算得： 有效值 Is = 14.52A 根据仿真图得：输入的峰值电流 Isp= 34.7A 根据对波形因数的定义,得波形因数: 2.39 根据傅立叶分解的方法得: j1 =－10°，DPF = 0.985（滞后） 返 回 上 页 下 页

74 功率因数: PF=0.736 Id = 7.93A 根据等式 计算得： Isc = 318.3A 所以: Id / Isc= 0.025
第四章二极管整流电路 功率因数: PF= Id = 7.93A 根据等式 计算得： Isc = 318.3A 所以: Id / Isc= 0.025 平均直流输出电压: Ud = V 所以: Ud /Ud0 = 1.467 返 回 上 页 下 页

75 第四章二极管整流电路 根据例3已计算出的Id/Isc=0.025，如果使Id/Isc的值不变，利用下图的结果计算THDi、DPF、PF、波形因数及Ud（标准值），并与例4.3中的结果相比较。 例4 0.8 0.7 0.9 0.6 0.4 0.5 1.2 0.02 1.3 0.06 THD1 1.1 1.0 0.04 0.08 0.10 0.12 DPF PF Ud 1.50 1.40 1.45 1.25 1.35 1.30 1.20 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 0.12 1.8 2.0 2.4 2.2 2.6 2.8 3.0 峰值系数 Ud /Ud0 Ud0 (=0. 9Us ) 返 回 上 页 下 页

76 从图中可得到： THDi = 79% 解 波形因数=2.25 DPF = 0.935 PF = 0.735 Ud /Ud0= 1.384
第四章二极管整流电路 从图中可得到： THDi = 79% 波形因数= DPF = 0.935 PF = Ud /Ud0= 1.384 解 0.8 0.7 0.9 0.6 0.4 0.5 1.2 0.02 1.3 0.06 THD1 1.1 1.0 0.04 0.08 0.10 0.12 DPF PF Ud 1.50 1.40 1.45 1.25 1.35 1.30 1.20 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 0.12 1.8 2.0 2.4 2.2 2.6 2.8 3.0 峰值系数 Ud /Ud0 Ud0 (=0. 9Us ) 返 回 上 页 下 页

77 第四章二极管整流电路 例4.3和例4.4两种情况的吸收功率不相同，因例4.3中有滤波电容存在，使Ud的值更大，因此增大吸收功率。尽管两种情况有所不同，但它们的结果接近。 返 回 上 页 下 页

78 4.3.4.4 线电压的畸变 二极管电阻 电子设备感性部分 装置电源内阻抗 第四章二极管整流电路 id is + us- ud Cd Ls
RL Rs 二极管电阻 电子设备感性部分 id is + us- ud Cd Ls1 RL Rs 其它装置 Ls2 - Upcc 装置电源内阻抗 返 回 上 页 下 页

79 连接在公共连接点(PCC)上其它设备的电压为:
第四章二极管整流电路 连接在公共连接点(PCC)上其它设备的电压为: 假定us为正弦电压,根据is的基波和谐波分量，上式可写为: 式中： 返 回 上 页 下 页

80 利用例1中的参数，并将Ls的值进行等分，例如取Ls1 = Ls2 = 0.5mH，做出图中电路公共连接点处的电压波形。 例5
第四章二极管整流电路 根据电流谐波分量得电压的畸变成分为： 利用例1中的参数，并将Ls的值进行等分，例如取Ls1 = Ls2 = 0.5mH，做出图中电路公共连接点处的电压波形。 例5 id is + us- ud Cd Ls1 RL Rs 其它装置 Ls2 - Upcc 返 回 上 页 下 页

81 利用Pspice电路仿真程序，得到电压、电流波形如图所示。经过计算，公共连接点处的电压总谐波畸变率THDu≈5.7%。
第四章二极管整流电路 解 利用Pspice电路仿真程序，得到电压、电流波形如图所示。经过计算，公共连接点处的电压总谐波畸变率THDu≈5.7%。 upcc is wt 返 回 上 页 下 页

82 第四章二极管整流电路 4.4 单相双重电压整流电路 有许多设备要求既能在115V的电压等级下，也能在230V的电压下工作。因此，双重电压整流电路，可以避免使用升压变压器。 230V位置 + - ud C2 C1 115V位置 VD2 VD1 115V/230V交流输入 230V位置 115V位置 约230V 返 回 上 页 下 页

83 交流输入电压正半周内，通过VD1向电容C1充电, 交流输入电压负半周内，通过VD2向电容C2充电。
第四章二极管整流电路 双重电压整流电路 交流输入电压正半周内，通过VD1向电容C1充电, 交流输入电压负半周内，通过VD2向电容C2充电。 230V位置 + - ud C2 C1 115V位置 VD2 VD1 115V/230V交流输入 返 回 上 页 下 页

84 4.5 单相整流电路对三相四线制系统的中线电流的影响
第四章二极管整流电路 4.5 单相整流电路对三相四线制系统的中线电流的影响 大型商业和办公建筑采用三相电源供电。内部配电网、负载用电主要采用单相供电方式。 208V 单相整流系统 120V ib a b c n ia ic in 返 回 上 页 下 页

85 假定各相负载完全相同，基波分量和奇次谐波分量的有效值分别为Is1和Ish，基波分量和谐波分量有效值在三相中也相等。
第四章二极管整流电路 208V 单相整流系统 120V ib a b c n ia ic in 假定各相负载完全相同，基波分量和奇次谐波分量的有效值分别为Is1和Ish，基波分量和谐波分量有效值在三相中也相等。 返 回 上 页 下 页

86 a相电流为： 式中：k = 1，2，3…… 第四章二极管整流电路 ia a c ic n in ib b 208V 120V 单相整流系统
返 回 上 页 下 页

87 假定三相电源对称，并所带负载相同，b相和c相的电流分别滞后于a相120°和240°，b相和c相的电流分别为：
第四章二极管整流电路 假定三相电源对称，并所带负载相同，b相和c相的电流分别滞后于a相120°和240°，b相和c相的电流分别为： 208V 单相整流系统 120V ib a b c n ia ic in 返 回 上 页 下 页

88 利用基尔霍夫电流定律得出与中性点n相关联的各支路的电流关系：
第四章二极管整流电路 利用基尔霍夫电流定律得出与中性点n相关联的各支路的电流关系： 208V 单相整流系统 120V ib a b c n ia ic in 将a相、b相和c相电流方程代入上式，中线电流为 ： 返 回 上 页 下 页

89 所有的谐波分量中，三次谐波占主要成分，因此，上式有如下近似关系：
第四章二极管整流电路 根据有效值的定义： 所有的谐波分量中，三次谐波占主要成分，因此，上式有如下近似关系： 实际中，如果线电流是极不连续的，则中线电流的大小为： 返 回 上 页 下 页

90 第四章二极管整流电路 假如图中的每个负载是非线性的，此时可利用例1中的单相整流电路来表示每个负载。试分析中线电流的波形，并计算中线电流的有效值。在分析中，可假设系统的三相电压是对称的，交流侧阻抗的大小与例1相同。 例6 208V 单相整流系统 120V ib a b c n ia ic in 返 回 上 页 下 页

91 第四章二极管整流电路 采用Pspice分析，得到如图所示的电压、电流波形。对于中线电流波形而言，经计算得每相端线电流的有效值为14.52A，而中线电流的有效值约为25A，这个值大约是每相端线电流的√3倍。 解 wt ua in 返 回 上 页 下 页

92 4.6 三相全桥整流电路 三相交流电压供电，与单相整流电路相比，三相整流电路纹波含量低，具有较高的功率处理能力，更适应用于工业生产实际中。
第四章二极管整流电路 4.6 三相全桥整流电路 三相交流电压供电，与单相整流电路相比，三相整流电路纹波含量低，具有较高的功率处理能力，更适应用于工业生产实际中。 id ia ud Cd Ls RL b a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n 返 回 上 页 下 页

93 4.6.1 Ls = 0 的理想电路 第四章二极管整流电路 - + ud Id b a c n ia - + ud b a c n RL
ud Id b P a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n N ia ud b P a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n N RL ia 返 回 上 页 下 页

94 整流电路的另一种画法 第四章二极管整流电路 - + ud Id b a c n ia - + ud Id b a c n ia upn
ud Id b P a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n N ia ud Id b P a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n N ia upn uNn 整流电路的另一种画法 返 回 上 页 下 页

95 阳极电位最高的二极管导通，其余两个管子电压反向偏置关断
第四章二极管整流电路 Ls = 0 时： 阳极电位最高的二极管导通，其余两个管子电压反向偏置关断 ud Id b P a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n N ia upn uNn 阴极电位最低的二极管导通，其余两个管子电压反向偏置关断 返 回 上 页 下 页

96 直流侧正极性端P点相对于交流电压中性点n的电压 直流侧负极性端N相对于交流电压中性点n的电压
第四章二极管整流电路 三相电压波形 直流侧正极性端P点相对于交流电压中性点n的电压 uPn ucn uan ubn wt uNn 直流侧负极性端N相对于交流电压中性点n的电压 返 回 上 页 下 页

97 利用KVL分析直流侧电流恒定的三相整流电路 ，可得直流侧电压：
第四章二极管整流电路 利用KVL分析直流侧电流恒定的三相整流电路 ，可得直流侧电压： 在每个周期内，整流输出电压波形由6个脉动波组成。 六脉动整流电路 每个脉动波的波形对应一个线电压，线电压的组合共有6种。 返 回 上 页 下 页

98 直流电压是由6个线电压的部分区间所形成，每个二极管导通120°。
第四章二极管整流电路 直流电压是由6个线电压的部分区间所形成，每个二极管导通120°。 wt uan ubn ucn uPn uNn Ud0 √2 ULL A 6  wt=0 返 回 上 页 下 页

99 三相电流波形 第四章二极管整流电路 wt wt wt 1200 VD4 600 ia (C) ib VD6 VD3 ic VD2 VD5
ib VD6 VD3 wt ic VD2 VD5 wt 返 回 上 页 下 页

100 根据 Ls=0 的假设条件，从一个二极管到另一个二极管的换流过程瞬时完成。
第四章二极管整流电路 a 相电流关系： Id VD1导通 -Id VD4导通 VD1和VD4都不导通 ia = ud Id b P a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n N ia upn uNn 根据 Ls=0 的假设条件，从一个二极管到另一个二极管的换流过程瞬时完成。 返 回 上 页 下 页

101 选择三相线电压中具有最高值的相作为积分区间，以该区间的起始时刻作为积分开始时刻。以线电压uab为例:
第四章二极管整流电路 wt uan ubn ucn uPn uNn Ud0 √2 ULL A 6  wt=0 线电压有效值 选择三相线电压中具有最高值的相作为积分区间，以该区间的起始时刻作为积分开始时刻。以线电压uab为例: 返 回 上 页 下 页

102 面积A为: 第四章二极管整流电路 wt wt=0 √2 ULL A Ud0 uan ubn ucn uPn uNn 6  返 回 上 页
uan ubn ucn uPn uNn Ud0 √2 ULL A 6  wt=0 面积A为: 返 回 上 页 下 页

103 如用相电压U表示直流输出电压的平均值，则:
第四章二极管整流电路 用时间间隔π/3除A，得： 如用相电压U表示直流输出电压的平均值，则: 返 回 上 页 下 页

104 根据图中相电流波形，可得到理想情况下线电流is的有效值：
第四章二极管整流电路 根据图中相电流波形，可得到理想情况下线电流is的有效值： us is1 is wt is的基波分量is1的有效值为: 返 回 上 页 下 页

105 根据h次谐波和基波分量关系，h次谐波电流Ish为：
第四章二极管整流电路 1.0 13 11 7 5 h 1 Is1 Ish 根据h次谐波和基波分量关系，h次谐波电流Ish为： h = 5，7，11，13，… is1与相电压us同相位, 所以： DPF=1.0 返 回 上 页 下 页

106 直流侧接负载电阻时，相电流流过二极管的电流幅值不恒定，是向下倾斜的曲线，倾斜的梯度由电容与负载大小之间的相对比例确定。
第四章二极管整流电路 ud b P a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n N RL ia 直流侧接负载电阻时，相电流流过二极管的电流幅值不恒定，是向下倾斜的曲线，倾斜的梯度由电容与负载大小之间的相对比例确定。 返 回 上 页 下 页

107 第四章二极管整流电路 Ls 对换流过程的影响 实际上，变压器绕组有漏感，线路有分布电感，由于电感对电流的变化起阻碍作用，电感电流不能突变，因此，换流过程不能瞬时完成。 ud Id b a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n ia Ls 返 回 上 页 下 页

108 假设t = 0或ωt = 0是换流初始时刻,在这一时刻之前，电流id流经二极管VD5和VD6。
第四章二极管整流电路 ud Id b a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n ia Ls 假设t = 0或ωt = 0是换流初始时刻,在这一时刻之前，电流id流经二极管VD5和VD6。 返 回 上 页 下 页

109 设两相间电压差为: udiff = uan – ucn 根据网孔电流列写回路方程得相应相电流:
第四章二极管整流电路 uLa ud ucomm Ls id ic c b a uLc N P ir Id 设两相间电压差为: udiff = uan – ucn 根据网孔电流列写回路方程得相应相电流: 返 回 上 页 下 页

110 在tg时刻换流过程结束，对应的电角度g =ωtg
第四章二极管整流电路 a，c两相换流时的相电流波形 ic ia Id g wt 在tg时刻换流过程结束，对应的电角度g =ωtg 换流重叠角 返 回 上 页 下 页

111 dic/dt = d(Id – ig)/dt = – d ig /dt
第四章二极管整流电路 交流侧电感上的电压为： uLa ud ucomm Ls id ic c b a uLc N P ir Id 因为： ic= Id – ig 所以： dic/dt = d(Id – ig)/dt = – d ig /dt 返 回 上 页 下 页

112 利用KVL，并结合前面的微分方程，可推得：
第四章二极管整流电路 利用KVL，并结合前面的微分方程，可推得： 从而有： 对上式两边同乘以ω，并进行积分得： 返 回 上 页 下 页

113 根据所选择的初始时刻，电压差(uan – ucn)为：
第四章二极管整流电路 根据所选择的初始时刻，电压差(uan – ucn)为： 将上式代入 得： 整理后得： 返 回 上 页 下 页

114 Ls≠0 时，0 < ωt <ωtg的区间内有：
第四章二极管整流电路 uPn ucn ubn uan g Ar wt uNn Ls≠0 时，0 < ωt <ωtg的区间内有： 换相过程中，电压uPn为同时导通的两个二极 管所对应的两个相电压的平均值。 返 回 上 页 下 页

115 换流期间，平均输出电压有一定的损失，所减小的面积用Ag 表示：
第四章二极管整流电路 换流期间，平均输出电压有一定的损失，所减小的面积用Ag 表示： 换流期间，输出的平均电压Ud降低的数值 换相压降 Ls = 0时直流输出电压平均值 平均直流输出电压为： 返 回 上 页 下 页

116 假定直流侧的电流id是不连续的，因此，任何时刻，上、下两组二极管中只有一个二极管导通。
第四章二极管整流电路 ．直流侧接恒定电压 ud(t) = Ud Ud P b a c VD5 n ia Ls N VD1 VD3 VD4 VD6 VD2 id ia ud Cd Ls RL b a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n 假定直流侧的电流id是不连续的，因此，任何时刻，上、下两组二极管中只有一个二极管导通。 返 回 上 页 下 页

117 直流侧恒定电压的三相整流等值电路 第四章二极管整流电路 - + Ud P b a c n ia Ls Uin + - Ud VD5 N
Ud P b a c VD5 n ia Ls N VD1 VD3 VD4 VD6 VD2 VDP P VDN Ls Uin + - Ud N 直流侧恒定电压的三相整流等值电路 返 回 上 页 下 页

118 Ls≠0 时,直流侧恒定电压的三相整流电路波形
第四章二极管整流电路 Ls≠0 时,直流侧恒定电压的三相整流电路波形 uac uab uin Ｕd uan ia wt 返 回 上 页 下 页

119 实际整流电路中功率因数、总谐波畸变率和直流输出电压是电能质量中的重要参数。
第四章二极管整流电路 4.6.2.２．电流波形的畸变 实际整流电路中功率因数、总谐波畸变率和直流输出电压是电能质量中的重要参数。 id ia ud Cd Ls RL b a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n 假定Id以Isc为基准标准值，根据交流输入线电压确定 Isc ： 返 回 上 页 下 页

120 整流电路（直流侧恒定电压）总谐波畸变率、DPF及PF曲线
第四章二极管整流电路 整流电路（直流侧恒定电压）总谐波畸变率、DPF及PF曲线 0.6 0.5 0.7 0.4 0.2 0.3 1.0 0.02 0.06 0.9 0.8 0.04 0.08 0.10 DPF PF THD1 返 回 上 页 下 页

121 整流电路（直流侧恒定电压）标准值Ud与波形因数的关系
第四章二极管整流电路 整流电路（直流侧恒定电压）标准值Ud与波形因数的关系 1.985 1.975 1.980 1.960 1.970 1.965 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 2.1 1.4 1.5 1.7 1.6 1.8 1.9 2.0 CF Ud /Ud0 2.005 2.000 1.995 1.990 1.955 返 回 上 页 下 页

122 4.6.3 实际三相二极管桥式整流电路 图中参数分别为： 例7 ULL = 208V，频率=60Hz， Ls = 1mH，
第四章二极管整流电路 4.6.3 实际三相二极管桥式整流电路 id ia ud Cd Ls RL b a c VD2 VD1 VD3 VD5 VD4 VD6 n 图中参数分别为： ULL = 208V，频率=60Hz， Ls = 1mH， 例7 Cd = 1100F，该电路向负载提供的功率约为2.2kW。负载部分用34.0的等值电阻表示。试借助Pspice电路仿真程序分析相应的电路波形。 返 回 上 页 下 页

123 采用Pspice分析，得到如图所示的电压、电流波形。 解
第四章二极管整流电路 采用Pspice分析，得到如图所示的电压、电流波形。 解 ia uac wt uan id ucb uca uba ubc ud 返 回 上 页 下 页

124 平均直流输出电压 = 278.0V，含有4.2V的峰-峰纹波电压，平均直流电压中的纹波为1.5%
第四章二极管整流电路 第四章二极管整流电路 仿真程序得到的分析结果表明: 平均直流输出电压 = 278.0V，含有4.2V的峰-峰纹波电压，平均直流电压中的纹波为1.5% 输入电流的THD = 54.9% DPF = 0.97（超前） PF = 0.85 平均直流电流 = 7.94A 返 回 上 页 下 页

125 第四章二极管整流电路 在例7中，直流侧带有1100F的滤波电容，且电容上的平均电压为278.0V，但叠加了少量的纹波电压。现假设直流侧为恒定的直流电压源，试利用图4.37和图4.38中的函数关系曲线分析其它各相关量。 例8 解 因为 Ud = 278.0V 所以 Ud /Ud0 = 返 回 上 页 下 页

126 从图中可以看出： Id/Isc = 0.025 THD = 50% DPF = 0.98 PF = 0.87
第四章二极管整流电路 0.6 0.5 0.7 0.4 0.2 0.3 1.0 0.02 0.06 0.9 0.8 0.04 0.08 0.10 DPF PF THD1 1.985 1.975 1.980 1.960 1.970 1.965 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 2.1 1.4 1.5 1.7 1.6 1.8 1.9 2.0 CF Ud /Ud0 2.005 2.000 1.995 1.990 1.955 从图中可以看出： Id/Isc = THD = 50% DPF = PF = 0.87 返 回 上 页 下 页

127 4.7 单相整流电路与三相整流电路的比较 单相整流电路的电流畸变比三相整流电路电流畸变情况严重 第四章二极管整流电路 ud wt uan
wt us is is1 φ1 ud ia wt uan 返 回 上 页 下 页

128 单相整流电路的功率因数远低于三相整流电路
第四章二极管整流电路 0.8 0.7 0.9 0.6 0.4 0.5 1.2 0.02 1.3 0.06 THD1 1.1 1.0 0.04 0.08 0.10 0.12 DPF PF Ud 1.50 1.40 1.45 1.25 1.35 1.30 1.20 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 0.12 1.8 2.0 2.4 2.2 2.6 2.8 3.0 峰值系数 Ud /Ud0 Ud0 (=0. 9Us ) 单相整流电路的功率因数远低于三相整流电路 0.6 0.5 0.7 0.4 0.2 0.3 1.0 0.02 0.06 0.9 0.8 0.04 0.08 0.10 DPF PF THD1 1.985 1.975 1.980 1.960 1.970 1.965 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 2.1 1.4 1.5 1.7 1.6 1.8 1.9 2.0 CF Ud /Ud0 2.005 2.000 1.995 1.990 1.955 返 回 上 页 下 页

129 三相整流电路中直流电流中的纹波含量要小于单相整流电路的纹波含量 滤波电容器的电流可规定滤波电容器的电容值及对电流滤波的能力。
第四章二极管整流电路 三相整流电路中直流电流中的纹波含量要小于单相整流电路的纹波含量 滤波电容器的电流可规定滤波电容器的电容值及对电流滤波的能力。 三相整流电路的滤波电容比单相整流电路的滤波电容值小得多。 200 150 100 50 -50 2 3 4 5 6 7 8 9 12 11 10 T tf t(ms) us id ud uac wt id ucb uca uba ubc ud 返 回 上 页 下 页

130 三相整流电路中，当负载从空载到满载变化时，直流输出电压Ud的最大变化范围一般不超过5%；
第四章二极管整流电路 1.985 1.975 1.980 1.960 1.970 1.965 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 2.1 1.4 1.5 1.7 1.6 1.8 1.9 2.0 CF Ud /Ud0 2.005 2.000 1.995 1.990 1.955 三相整流电路中，当负载从空载到满载变化时，直流输出电压Ud的最大变化范围一般不超过5%； 单相整流电路的这个变化范围值通常比较大。 Ud 1.50 1.40 1.45 1.25 1.35 1.30 1.20 0.04 0.02 0.06 0.08 0.10 0.12 1.8 2.0 2.4 2.2 2.6 2.8 3.0 峰值系数 Ud /Ud0 Ud0 (=0. 9Us ) 返 回 上 页 下 页

131 第四章二极管整流电路 4.8 开通时的瞬间冲击电流和过电压 整流电路在接触器接通的瞬间，交流电源突然向电路供电，电路中产生很大的过电压和瞬间冲击电流。假定滤波电容器的初始值为零，电路开通时刻 交流电源的输入电压正好处于峰值，电容器理论上的最高电压可通过L-C串联电路连接方式确定。 返 回 上 页 下 页

132 电路开通时刻，冲击电流损坏整流电路中的二极管，引起公共连接点处瞬时电压的下降。
第四章二极管整流电路 电路开通时刻，冲击电流损坏整流电路中的二极管，引起公共连接点处瞬时电压的下降。 当整流电路投入系统时，在整流电路的直流侧输出部分与滤波电容器之间串联一个限制电流的电阻器。可避免电阻器带来的额外能量损失。 返 回 上 页 下 页

133 第四章二极管整流电路 4.9 电流谐波和低功率因数的影响和改善措施 谐波电流使交流系统的电压波形严重畸变，给公共连接点上其它电气设备的正常运行带来不良的影响和危害。 谐波电流在公共电网中引起附加的谐波损耗，可引起电网中局部的并联，或串联谐振，使谐波放大，产生很大的过电压。 电流中的谐波引起线路导体过载。 返 回 上 页 下 页

134 负载的电压=120V 吸收功率=1.7kW 功率因数=1 例如 负载吸收的电流=14A 用15A的电源供电完全满足 负载是1.7kW的整流器
第四章二极管整流电路 负载的电压=120V 吸收功率=1.7kW 功率因数=1 负载吸收的电流=14A 用15A的电源供电完全满足 例如 负载是1.7kW的整流器 功率因数=0.6 负载吸收的电流=23.6A 超过15A的电源供电，导致线路开关误动作 但是 返 回 上 页 下 页

135 第四章二极管整流电路 小 结 二极管整流电路以不可控的方式，将50Hz或60Hz的交流输入电压转换成直流电压。由于大多数电力电子设备在使用时，希望输出的直流电压Ud中纹波越小越好，所以整流电路的输出部分要接有一个大的滤波电容。 根据简化分析所做的假设，对单相和三相全桥整流电路的拓扑，推出相应的解析表达式。 返 回 上 页 下 页

136 用解析表达式分析实际电路非常复杂，可借助仿真的手段获得整流电路的电压和电流波形。
第四章二极管整流电路 用解析表达式分析实际电路非常复杂，可借助仿真的手段获得整流电路的电压和电流波形。 总结单相和三相整流电路的各种特性，包括输入电流的总谐波畸变率、位移因数、功率因数等。 对于Ls或Ld的值比较小的二极管整流电路,电流id和is极不连续，因此，输入电流的有效值Is变大，并且在功率因数很低的情况下从电源吸收能量。 返 回 上 页 下 页

137 分析了三相四线制系统中，单相整流电路对中线电流的影响。 比较了单相和三相二极管整流电路，说明大多数情况下，应优先选择三相整流电路。
第四章二极管整流电路 与全桥整流电路相比，交流侧的输入电压单相情况下，双重电压整流电路可以对输出直流电压的幅值进行调节。这类整流电路经常用在一些低功率设备中，而这些设备要求有115V和230V两种工作电压。 分析了三相四线制系统中，单相整流电路对中线电流的影响。 比较了单相和三相二极管整流电路，说明大多数情况下，应优先选择三相整流电路。 返 回 上 页 下 页

138 第四章二极管整流电路 单相和三相二极管整流电路都会向公共电网中注入大量的谐波电流。随着电力电子装置的广泛应用，不得不采取相应的谐波抑制措施来改善系统侧的输入电流波形。 返 回 上 页 下 页