PDF《整流滤波电路中阻性负载电压暂态过程的解析法研究》

第43 卷第4期2007 年8月High Voltage Apparatus Vol.

43 No.4 Aug.

2007 第43 卷第4期2007 年8月High Voltage Apparatus Vol.43 No.4 Aug.

2007 第43 卷第4期2007 年8月High Voltage Apparatus Vol.43 No.4 Aug.

2007 收稿日期: 2007-04-11;

修回日期: 2007-07-03 作者简介: 王小艳( 1964- ) , 女, 高级工程师, 主要从事电工、 电子的理论与应用研究. 整流滤波电路中阻性负载电压暂态过程的解析法研究 王小艳 ( Xi' an Electric Power Institute, Xi' an 710032, China) Analytical Method Study on Transient Process of Resistive Load Voltage in the Rectified Filter Circuit ( 西安电力高等专科学校, 陕西 西安 710032) WANG Xiao-yan 文章编号: 1001-1609( 2007) 04-0278 -03 摘要: 研究了全波桥式整流滤波器接入电路时的暂态过程. 通过理论推导, 基于 Laplace 变换和 Fourier 级数, 给出了纯 电阻性负载上电压的暂态分量、 直流分量和交流分量解析表 达式, 同时研究了串联电阻和并联滤波电容参数变化时负载 电压的变化规律.最后根据实验仿真的结果, 证实了结论的 正确性. 关键词: 全波整流滤波器;

暂态过程;

Laplace 变换;

Fourier 级数;

解析法 中图分类号: TM461 文献标志码: A Abstract: The author studied the transient process of a full-wave bridge rectified filter when it was switched on in the circuit. Through the theoretical calculating, the analytical expressions of voltage components, transient, DC and AC, on the pure resistive load were proposed based on Laplace transformation and Fourier series. The varying laws of load voltage which following the change of the series resistance and the parallel capacitance were studied. The test and simulation results validate the correctness of the conclusions presented in this paper. Key words: full-wave rectified filter;

transient process;

laplace transformation;

fourier series;

analytical method

0 引言 工程上使用的直流电源基本上都来源于大功率 的电力电子整流设备, 比如电力系统中同步发电机 的励磁系统及直流输电设备、冶金化学工业中的铝 或铜电解槽、 电镀等[1- 3] .电子电路中的直流电源也 可通过各种各样的整流滤波器获得.尽管它们的用 途不同, 电路的结构、规模及其复杂程度也不尽相 同, 但其工作原理却基本上都是一样的, 即把三相或 单相正弦波电流用整流设备转变为脉动的直流电 流, 经过滤波后使用[4 , 5] . 整流滤波器在工程技术领域的应用日益普及, 使得研究含有滤波器的网络分析方法十分必要.分 析含有整流滤波器电路的工作原理和特性一般采用 Kirchhoff 定律法、等效电路法或节点电压法进行分 析, 只考虑其中的直流分量和交流分量, 忽略电路接 通后的暂态过程[6- 8] .实际上, 整流电路的参数设计 对于电路接通后的暂态过程有很大影响, 设计不当会 影响电路的工作寿命和造成事故.因此, 很有必要研 究含有整流滤波器的电路的暂态过程[9] . 笔者把实际的整流滤波器简化为一个典型的全 波桥式整流 RC 滤波器, 通过严格的理论推导, 给出 了接通电路时滤波器后面的纯电阻性负载上电压的 暂态分量、直流分量和交流分量解析表达式.通过 Laplace 变换和 Fourier 级数, 研究了串联电阻和并 联滤波电容参数变化时负载电压的变化规律.最后 的仿真结果, 证实了结论的正确性.

1 全波整流电压的表达 具有纯电阻性负载的典型全波桥式整流 RC 滤 波器, 见图 1.若整流电路在交流电压过零点接通, 则接通后的电压波形见图 2( a) , 其瞬时值可表示为 u( t) =Umsin ω 0t ・ ε ( t) ( 1) 式中 ε ( t) 为单位阶跃函数;