三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

小陈保肝整理了三相半波整流电路,包括带电容滤波和不带电容滤波的,并使用Saber软件对两种电路进行仿真,其中着重对带电容滤波仿真模型中电容参数进行了详细计算。

关键词:三相半波整流电路;

01三相半波整流电流——不带滤波

1.1、电路结构图

电路基本结构图如图1-1所示:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

图1-1 三相半波整流电路—不带滤波

图1-1中三相电压源是通过【ThreePhase】产生,设置幅值电压为311V,频率为50Hz,相位默认120°,输出端滤波电容C2为0F(表示断路),输出端负载为169.5Ω。

1.2、电路分析

由于输出波形没有经过滤波电容,所以其波形是半波,最高输出电压为:

输入电源的电压有效值为220V,其峰峰值为:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

输出电压最大值也就是输入电压减去二极管正向电压:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

输出电压的最低值两相于30°的相交点:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

输出电压的频率:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

75Hz指的是两个波形的频率,单个波形的频率为150Hz。

1.3、仿真分析

图1-2是三相输入波形与输出电压波形图:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

图1-2 输入与输出电压波形图

图1-2测得输出电压最大值为309V,输出电压最小值为154V; 输入电压最大值310V,输入电压最低值为-310,输出电压的频率为:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

实际计算为150Hz,与仿真测试值相差不多,即验证了电路分析的正确性。

02三相半波整流电流——带滤波

2.1、电路结构图

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

图2-1三相半波整流电路—带滤波

图2-1中三相电压源是通过【ThreePhase】产生,设置幅值电压为311V,频率为50Hz,相位默认120°,输出端滤波电容C2经过计算为485F,输出端负载为169.5Ω。

2.2、电路分析

这个电路就需要计算滤波电容的大小了,不同电容的滤波大小带来的输出电压的纹波值也是各不相同,图2-2表示整流输入电压滤波波形图:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

图2-2 整流输入电压滤波图

设置输入输出参数:

表2-1 输入输出参数表

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计算步骤:

输入峰值电压:

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最大输入功率:

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电容可以通过下式确定:

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式(1.8)中Iinave是输入电流的平均电流,T3是电容放电时间,Vr是设定的电源纹波。

方法一:

输入电流的平均值为:

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其中输出频率fo为:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

由于T=t1+t2,其中t1是一个波形的一半周期,其值为:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

t2时间为:

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式(1.12)用反函数可以求出输出电压峰峰值之间的时间,然后减去波形的相交点时间,就可的t2时间。

所以总时间T3为:

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输出纹波电压为:

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那么将上述所得代入式(1.8)可得电容为:

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同时输出电流为30A时,负载为:

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方法二:

电容储能公式为:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

其中电容能量为:

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同理根据方法一求得参数,可求得电容为:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

2.3、仿真分析

图2-3是三相输入波形与输出电压波形图:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

图2-3输入与输出电压波形图

图2-3测得输出电压最大值为309V,输出电压最小值为291V;输入电压最大值310V,输入电压最低值为-310,输入电压的频率为:

三相半波整流电路滤波电容计算-3相半波整流电路原理

测得纹波电压为Vr=309V-291V=18V,电容放电时间测得为5.34ms,这些与理论计算值相差不大,说明电容计算是正确的。

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