19、整流平波电路的设计-小型发电机逆变器专题

整流平波电路的设计
整流电路是主电路的第一级，它由六个二极管组成整流桥，故也称为二极管整 流电路。本设计采用的整流电路为三相桥式不可控整流电路，带有电容滤波的三相 不可控整流电路如图3-2所示。在该电路中，当某一对二级管导通时，输出直流电 压等于交流侧线电压中最大的一个，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，有电容向负载供电，按指数规律下降。

图3-2电容滤波的三相不可控整流电路
Fig.3-2 Three phase rectifier circuit with capacitance filter
 
3.1.1.1整流桥器件参数的确定
逆变电源空载时，整流电路输出电压的平均值最大，整流电路输出电压平均值 为：
6 2* 3 无
U《=—2 sin(otdot= 0 =2.35U₂ (3.1)
其中U2为线电压值，随着负载增加，输出电压平均值减少，《在2.34% ~2.45% 之间变化，则组成整流桥的二极管承受的最大反向电压为线电压的峰值，为夜/2。 线电压的峰值的最大值为330V,这里选择安全裕度为1.5,则二极管耐压应大于 1200V'²".
在阻性负载情况下，2. 2KVA装置流过整流桥的平均电流最大值为10A,这里选 择安全裕度为L5,则二级管电流的等级应为15A_e
3.1.1.2整流桥滤波电容的计算
电容作为储能元件，具有隔直通交，阻低频通高频的作用，对电压起平滑作用。 如图3-3和3-4所示为没有加电容滤波和加了电容滤波的不可控整流电路仿真波形 图。由图可知，电容滤波的不可控整流电路输出电压更加平稳，谐波分量更小。因 此在大多数整流电路后都要接滤波电容，以减少整流电压的脉动程度，来满足稳压 电路的需要。从为使电压的波形变得更为平滑、脉动更小来讲，滤波电容C1越大 越好。但如果不能合理的选择滤波电容C1的值，滤波电容过大会存在以下问题㈣：

1) 体积大、成本高、性能价格比低；
2) 在接通电路的瞬间，电路中的冲击电流大，易使元器件损坏；
3) 电路的过渡过程变长，限制了整个系统的快速性。
为解决以上问题，合理地选择滤波电容C1的值，本文这里将给出相应的计算 和设计依据㈣㈣。对于三相输入线电压为220 V逆变电源来说U=220V。当効e (0,
-)时，整流电路的输出电压：
3
U_r=U_a-U_b
=[sin(o/ + 30)- sin(履-90)]
=廁 cos伽-30) (3.2)
对于输出功率为P的逆变器，将其直流侧输入端阻抗用一个纯电阻R等效，则 /?=业 (3.3)
P
本文中，U_m=42U =220^2 V.由于电容的充放电过程，整流后的直流电压有 波动，假设U,的波动幅度为a%,则整流电路输出电压最小值为：
U 也=U,(l-a%) (3.4)
由已知得，t=RC,初始状态电容电压为最大值，即U_c=42U,则根据电容放
-t -t
电方程，Uc = Mu M，由以上分析可令，U^u^,BP 42U e⁷>CJ_r(l-a%)M u=4iu代入上式，解得