单相桥式不控整流在不同负载情况下的波形分析

1. 三种滤波方式的影响

  单相桥式整流常用的滤波方式包含电感滤波,电容滤波和电感电容滤波,具体的分析过程请参考这几篇文章:单相桥式不控整流电路的谐波分析LC滤波电路原理及设计详解整流电路之不可控整流电路解析

2. 电感在负载侧的LC滤波分析

  电感在负载侧的LC滤波如图所示。我们可以假设当L远大于C时,这个时候相当于纯电感滤波,当L远小于C时,相当于纯电容滤波。下面观察一下L有小到大变化时网侧电流的波形。
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述  我们可以发现当L比较小时,网侧电流仅仅是变化相对要平滑一下,依然是包含断续的过程,网侧电流为0时,电容单独给电感供电。而当L进一步增大,会发现,由于大电感的电流波动较小,导致网侧电流不会出现断续的情况(即便U2小于Uc但是由于UL的存在,使二极管的正向电压依然大于0,得以导通),每个二极管导通180度,因此形成网侧电流的阶跃,这种情况下,谐波是非常大的,且谐波变化率是非常大的,想要跟踪它的谐波分量是很困难的,通常要加入重复控制才行。
  我们重点分析一下当u2的绝对值小于uc时,二极管仍然导通满足的条件,当VD1和VD4导通时,导通条件是:u2-uL-uc>0。显然虽然u2<uc,但是由于此时uL小于0,且绝对值很大,使导通条件依然成立。当VD2和VD3导通时,导通条件是:-u2-uL-uc>0,此处不再分析。
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3. 电感在网侧的LC滤波分析

  由于分析方法和第二部分类似,此处不再进行详细分析,只是进行对比分析,下面是网侧电感由小到大变化时网侧电流波形。在这里插入图片描述
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述  经过对比分析,可以发下,当L很小时,趋势和电感在负载侧一致,但是当L很大时,网侧电流直接成为正弦,而不是方波,这个或许和电感电流不能突变有关,而且可以发现,当L很大时,相较于电感电压,基本可以忽略电容的电压,这是因为电感上分布了网侧电压的绝大部分,而电容电压只是非常小的存在,这种形式和仅有网侧电感滤波效果是一致的。
  我们重点分析一下当u2的绝对值小于uc时,二极管仍然导通满足的条件,当VD1和VD4导通时,导通条件是:u2-uL-uc>0。显然虽然u2<uc,但是由于此时uL小于0,且绝对值很大,使导通条件依然成立。当VD2和VD3导通时,导通条件是:-u2+uL-uc>0,此处不再分析。
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4. 疑问

  当L很大时,电感放在网侧和放在负载侧的效果差异巨大,这是什么原因呢,目前我还不知道。

5. 反馈与建议

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