阻感性负载和反电动势负载——看似简单的整流威廉希尔官方网站 详解（三）

作者：陈子颖，文章来源： 英飞凌工业半导体微信公众号

摘要

六期连载，整流威廉希尔官方网站 AC/DC变换应用非常广泛，其中二极管整流在电机驱动中是主流的方案，而且功率范围很广，所以了解二极管整流工程设计非常重要。

整流威廉希尔官方网站 AC/DC变换应用非常广泛，比DC/AC 逆变器功率范围更广，数量更多。为了降低谐波电流，有源PFC应用越来越广泛，但二极管整流在电机驱动中还是主流的方案，而且功率范围很广，所以了解二极管整流工程设计非常重要。

整流威廉希尔官方网站 是电力电子课程的基础内容，占篇幅也很大，但是在书本上，工程上的重要基础问题没有细讲或没有涉及，尤其重要的整流电容滤波负载往往被忽略了，以至于使得整流威廉希尔官方网站 设计在中小功率系统设计中也没有得到足够重视，直接影响系统成本和可靠性。而大功率整流，譬如新能源电解氢，整流知识是必不可少的。

第二讲《二极管的损耗与波形系数》讲了二极管和测量技术的基本概念，从第三讲开始整流桥各种负载，包括电阻性负载，阻感性负载，带反电势的负载，电容滤波负载。最后以标准和测试波形讲解针对非线性负载的逆变器设计策略。

单相整流威廉希尔官方网站 的阻感性负载分析

纯电阻性负载比较简单，不再举例了。阻感性负载还是比较常用，譬如直流电机负载，为了符合微信快速阅读习惯，以单相威廉希尔官方网站 为例分析其不连续电流模式和连续电流模式，给出一些电流波形。有需要可以读一下阮新波老师的《电力电子技术》第二章，阮老师花了45页篇幅非常系统讲解了整流威廉希尔官方网站 。

阻感性负载---连续电流模式

理想的连续模式负载是电流是带一点纹波的方波，由于配电的电感（变压器的漏感），方波电流的电流变化率没有这么高，边沿没有这么陡。

当VT1和VT4在ɑ角度时触发导通，ud电压就等于u2减去两个整流管的正向导通压降，波形在整流管导通期间跟随输入电压u2，分析中假设：ud=u2.

从ɑ角开始，电流id一直在上升，直到电阻上的电压uR等于u2，图中由于假设电感很大，负载电阻R很小，所以看上去电流波峰（id最大值）接近ud电压过零处。当uR>u2，这时电感释放能量，电流逐渐下降，一旦u2到下半周为负，但电流还是正的，这时对电网反馈能量。这一现象在不连续电流模式下看得更清楚。

如果是二极管整流，当输入电压过零时，电流就换向，如果是晶闸管换向就发生在ɑ角。换向时的电流 id(0)，即上一半周的id(θ)。电感L越大，储能多，负载电阻R越小，这时id(θ)也比较大，电流纹波不大。

所以整流管上的电流也是为方波。

整流管损耗为：

二极管电流平均值id是整流桥输出的电流平均值的一半，有效值可以通过查表获得整流威廉希尔官方网站 的方波波形系数来获得。这样就可以方便计算二极管上的损耗了。

其实在这里，有效值电流也很容易理解，由于稳态时，电感上的平均为零，因此Id只是由负载电阻决定。

由于稳态时，电感上的平均为零，因此Id只是由负载电阻决定，同时电流是方波，有效值等于平均值等于峰值，问题就变得简单了。

阻感性负载不连续电流模式

分析过电流连续模式再看电流不连续模式，它的特征很显得明显，换流过程以流水账形式列在下面。

t1=ωt1:T1,T4导通，ud=u2，负载电流id从零开始上升，电网给电感和电阻供电，电感储能；

uR=u2：电阻上电压等于输入电压，电感电压为零，电流id到达峰值；

uR>u2：电阻上电压大于输入电压，电流id开始下降，电感释放能量，这期间电阻的能量来自电网和电感；

π：u2过零，走向负半周，电感电流滞后于电压，电流还是正的，这时，电感给电网反馈能量和给电阻供电

t2=ωt2：电感能量放完，电流id为零，T1,T4晶闸管截止

t3=ωt3：负半周开始

不连续电流模式电流非方波，波形系数需要通过仿真的办法获得。

带反电势的负载

这也是一种常见的整流器负载形式。看原理图，想到这是最简单的充电威廉希尔官方网站 ，负载可看成一个直流电压源，对于整流威廉希尔官方网站 ，它们就是反电动势负载。

带反电动势的整流威廉希尔官方网站 ，只有在输入电压高于反电动势E时才有电流，负载电流是不连续的。

由于电流导通时间短，当回路中的电阻比较小的时候（这一类威廉希尔官方网站 中电阻是损耗，往往很小），输出同样平均值电流时，电流的峰值和有效值都比较大，功率因数低，所以一般设计中需要有电抗器。这种特性负载，会在下两个单元以应用及其广泛的电容负载详细讲解。

下一讲预告

《整流电容滤波负载原理》

摘要：本系列的核心内容，在交流供电的电源，家用电器，电机驱动器中，电容滤波这一非线性负载非常普遍，本讲开始详细讲解整流电容滤波的分析方法、计算方法和实例。

审核编辑 黄宇