理想情况下的电容滤波三相不控整流电路优化方案

电容滤波的三相桥式不控二极管整流电路如图3-6所示。假设该电路已工作于稳态，同时由于实际中作为负载的后级电路稳态时消耗的直流平均电流是一定的，所以分析中以电阻R作为负载。按照线电压提供给每对二极管最高电压时导通的规律，当某一对二极管导通时，输出直流电压等于交流侧线电压中最高的一相，该线电压既向电容供电，也向负载供电。当没有二极管导通时，由电容向负载放电，直流侧输出电压u_d按指数规律下降。

图3-7给出了此电路的理想工作波形。设二极管在距线电压过零点δ角处开始导通，并以二极管VD₆和VD₁开始导通的时刻为时间零点，则线电压为

图3-6 电容滤波的三相桥式不控二极管整流电路

在ωt=0时，二极管VD₆和VD₁开始同时导通，直流侧电压等于u_ab；下一次同时导通的一对二极管是VD₁和VD₂，直流侧电压等于u_ac。这两段导通过程之间的交替，由于负载的大小，存在着i_d断续和连续两种情况。一种情况是，当ωt=0时，线电压u_ab经二极管VD₁、VD₆一方面向负载R提供电流，另一方面向电容器C充电，直流侧电压u_d等于u_ab，u_ab达到最大值后又按照正弦规律下降；当u_ab＜u_d时，VD₁、VD₆受反向电压作用而关断，电容器C经R放电，提供负载所需电流，同时u_d按指数规律下降；当u_ac＞u_d时，VD₁、VD₂受正向电压导通，直流侧电压变为u_ac，工作过程类似前段，以后过程以此类推。由于电容器C反复进行充放电，负载电压中的纹波成分较小，平滑性好且平均值增大。这种情况下交流侧向直流侧的充电电流i_d是断续的，如图3-7所示。另一种情况是，VD₁一直导通，交替时由VD₆换至VD₂导通，i_d是连续的，直流侧电压为线电压的包络线，电流波形如图3-8所示。

图3-7 电容滤波的三相桥式不控二极管整流电路波形

图3-8 电容滤波三相桥式不控二极管电路的电流波形

i_d连续与断续的临界情况是，VD₆和VD₁同时导通的阶段与VD₁和VD₂同时导通的阶段在ωt+δ=2π/3处恰好衔接起来，i_d恰好连续，电流波形如图3-8b所示。(www.xing528.com)

可以根据下列公式，确定临界条件。在VD₆和VD₁导通期间，有

式中，u_d（0）为VD₆、VD₁开始导通时刻直流侧电压值。

将式（3-21）和式（3-22）代入式（3-23）并解得

而负载电流为

在ωt+δ=2π/3处，VD₆、VD₁与VD₁、VD₂换相，i_d=0，将其代入式（3-26）得

这就是临界条件；和分别是电流i_d断续和连续的条件。对于一个确定的装置来讲，通常只有R是可变的，它的大小反映了负载的轻重。因此可以说，直流侧从交流侧获得的充电电流在轻载时是断续的，在重载时是连续的，分界点就是。