阻感性负载和反电动势负载——看似简单的整流电路详解

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单相整流电路的阻感性负载分析

纯电阻性负载比较简单,不再举例了。阻感性负载还是比较常用,譬如直流电机负载,为了符合微信快速阅读习惯,以单相电路为例分析其不连续电流模式和连续电流模式,给出一些电流波形。有需要可以读一下阮新波老师的《电力电子技术》第二章,阮老师花了45页篇幅非常系统讲解了整流电路。

阻感性负载---连续电流模式

理想的连续模式负载是电流是带一点纹波的方波,由于配电的电感(变压器的漏感),方波电流的电流变化率没有这么高,边沿没有这么陡。

当VT1和VT4在ɑ角度时触发导通,ud电压就等于u2减去两个整流管的正向导通压降,波形在整流管导通期间跟随输入电压u2,分析中假设:ud=u2.

从ɑ角开始,电流id一直在上升,直到电阻上的电压uR等于u2,图中由于假设电感很大,负载电阻R很小,所以看上去电流波峰(id最大值)接近ud电压过零处。当uR>u2,这时电感释放能量,电流逐渐下降,一旦u2到下半周为负,但电流还是正的,这时对电网反馈能量。这一现象在不连续电流模式下看得更清楚。

所以整流管上的电流也是为方波。

整流管损耗为:

二极管电流平均值id是整流桥输出的电流平均值的一半,有效值可以通过查表获得整流电路的方波波形系数来获得。这样就可以方便计算二极管上的损耗了。

其实在这里,有效值电流也很容易理解,由于稳态时,电感上的平均为零,因此Id只是由负载电阻决定。

交流输入有效值电流:

整流管上的有效值电流:

由于稳态时,电感上的平均为零,因此Id只是由负载电阻决定,同时电流是方波,有效值等于平均值等于峰值,问题就变得简单了。

阻感性负载不连续电流模式

分析过电流连续模式再看电流不连续模式,它的特征很显得明显,换流过程以流水账形式列在下面。

t1=ωt1:T1,T4导通,ud=u2,负载电流id从零开始上升,电网给电感和电阻供电,电感储能;

uR=u2:电阻上电压等于输入电压,电感电压为零,电流id到达峰值;

uR>u2:电阻上电压大于输入电压,电流id开始下降,电感释放能量,这期间电阻的能量来自电网和电感;

π:u2过零,走向负半周,电感电流滞后于电压,电流还是正的,这时,电感给电网反馈能量和给电阻供电

t2=ωt2:电感能量放完,电流id为零,T1,T4晶闸管截止

t3=ωt3:负半周开始

带反电势的负载

这也是一种常见的整流器负载形式。看原理图,想到这是最简单的充电电路,负载可看成一个直流电压源,对于整流电路,它们就是反电动势负载。

带反电动势的整流电路,只有在输入电压高于反电动势E时才有电流,负载电流是不连续的。

下一讲预告

《整流电容滤波负载原理》

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