半波整流器原理

一、二极管不控整流

1.阻性负载

1.1.电路拓扑结构

电路只由交流源、二极管和电阻组成。最基本的带阻性负载的半波整流器如图所示。输入源为交流源,目标是使输出电压含有非零直流分量,负载为R。功率二极管只允许电流往一个方向流动。

1.2.工作模态分析

  • 模态1:交流源正半周,二极管导通(正向偏置), 其上电压为0,负载两端电压为输入电压。电流为正且电流波形跟随电压波形;
  • 模态2:交流源负半周,二极管关断(反向偏置), 其上电压为源电压,负载两端电压为0,电流为0;

电路的波形如下:

1.3.电路分析

输出电压、输出电流的平均值,对一个周期内的输出电压积分可得:

输出电压、输出电流的有效值(方均根):

电阻上吸收的平均功率(输出功率):

1.4.举例

半波整流电路,输入源为 220V RMS的正弦交流电,频率50Hz; 负载电阻5Ω。

试求:(a) 负载平均电流;(b)负载吸收的平均功率;(c)电路的功率因数;

  1. 这里的220V RMS是输入电压的有效值,不是峰值,所以要乘根号2 先得到峰值

  2. 这里的功率因数求的是电路的功率因数,所以视在功率的电压用的也是输入电压的有效值,如果是负载的功率因数的话,那用的电压有效值就是负载的电压有效值,并且对于阻性负载来说,功率因数是1。                                                                

2.阻感负载

2.1.电路拓扑结构

2.2.工作模态分析

电路的回路方程:

该方程的解包含强迫(forced)响应和自由(natural)响应:

强迫响应:就是电源产生的响应

自由响应:电源电压负半周的时候,电感反电动势产生的响应

因此电路的全响应公式为:

初始时刻电流为0,可推出A的值,带入得电路的全响应公式为:

电路工作波形:

  1. 加了电感之后,电路的电流滞后于电压,如第一个波形,电流滞后于输入电压降为0;

2.3.电路分析

回路电流表达式:

电流有效值:

电流平均值:

2.4.举例

R=100Ω,L=0.1H, ω=377rad/s, Vm=100V。

试求出:(a)电路的电流表达式;(b)平均电流; (c)RMS电流;(d)RL负载吸收功率;(e)功率因数;

  1. 在电流为0时,解出β为3.50rad 或201°:     
  2.      

3.阻感-源负载

3.1.电路拓扑结构

负载由电阻、电感和直流源组成。二极管将一直保持关断直到交流源瞬时值大于直流源。设α为交流源幅值与直流源Vdc 相等时刻的角度。

3.2.工作模态分析

这个电路也包括强迫响应和自由响应。

电路回路全响应公式:

3.3.电路分析

平均电流:

电流有效值:

直流源吸收的平均功率:

负载电阻吸收的功率为:

4.感-源负载

4.1.电路拓扑结构

4.2.工作模态分析

电路回路全响应公式,阿尔法如上文,也是输入电压等于直流电源电压的时刻:

该电路的特点是交流电源提供的功率与直流电源吸收的功率一致。二极管和电感上损耗的功率几乎为0。如果想将能量从交流转换到直流,该电路可保持损耗的最小化。

5.续流二极管

5.1.电路拓扑结构

为避免带RL负载的半波整流电路输出电压含负值,可在RL负载上并联一个续流二极管D2,其特性与前述电路有所不同。该电路分析的关键在于判断共阴极的各二极管导通时刻。

5.2.工作模态分析

 通过基尔霍夫电压定理可知,两个二极管其中一个二极管必定反向偏置。 当交流源为正,D1导通,交流源为负时,D2导通。

电流在若干周期上升后,电流才达到周期性的稳态。

电路的波形:

  1. 当输出电压等于输入电压的时候,D1二极管导通,输入电压为负载供电并为电容充电,如第一个波形输出电流上升阶段,这个时候D1二极管导通,因此DI二极管电流等于输出电流,D2反向截至,电流为0;
  2. 当输出电压大于输入电压的时候,D1二极管截至,输出电容为负载供电,如第一个波形输出电流下降阶段,这个时候D2二极管导通,因此D2二极管电流等于输出电流,D1反向截至,电流为0;

5.3.电路分析

 电路稳态后的负载电压傅里叶表达式:

5.4.举例

R=2Ω,L=25mH,Vm=100V, 频率50Hz。

试求出:(a)负载平均电压与电流;(b) 电阻吸收的功率。

  1. 负载平均电压与半波整流带阻性负载一致,且根据傅里叶级数的直流分量部分可知:

  2. 计算电阻吸收的功率可以利用傅里叶表达式进行计算,目前可以求得负载电压各谐波的幅值和负载阻抗,再根据电压和阻抗求出电流有效值,根据电流有效值即可求得电阻吸收的功率。这里不用电压有效值求解的原因是去求电阻上的电压有效值不好求,但是电流就好求。

6.电容滤波

6.1.电路拓扑结构

6.2.工作模态分析

电容的目的是减少输出电压的变化,即滤波器,使其输出更“像”直流,电阻为外部负载。 假设电容初始电压为0,从ωt=0时刻开始工作。

  1. 上升:交流源变正时,二极管正向导通,此时负载电压与源电压一致,电容充电。当输入电压达到正向峰值ωt=π/2时电容充电到Vm。
  2. 下降:当交流源过ωt=π/2下降时,电容放电至负载电阻。 在某时刻,源电压可能比输出电压更小,二极管管关断,输出电压以常数RC呈指数形式衰减,直到下一次输入电压上升至与输入电压相等的时刻。

6.3.电路分析

输出电压的表达式,根据二极管的导通与关断列分段函数:

输出电压上升和下降的斜率:

找到上升过程中输出电压与输入电压两者相等的点θ:

找到下降过程中输出电压与输入电压两者相等的点α:

6.4.输出电压纹波

电压纹波的计算公式,输出电压最大值和输出电压最小值之间的差:

带入坐标可得,输出电压的纹波与输入电压频率、负载电阻、电容大小成反比。也就是说电容越大,或者负载电阻越大,负载越轻,纹波就越小。

6.5.电路电流

电阻上的电流,输出电压与负载电阻的比值:

电容电流,根据上边输出电压的公式可求得:

交流源电流与二极管电流一致:在二极管开通的时候交流源电流与二极管电流等于负载电流,关断的时候交流源电流与二极管电流等于0。

  1. 电容电压是周期性的,所以电容电流平均值为0;
  2. 二极管平均电流和负载电流一致。然而二极管仅在一段时间内导通(输入电压和输出电压相等,即θ和2Π+α之外的时间二极管才导通有电流),因此其电流峰值将比平均值大很多,做仿真的时候可以清楚的看到这段时间的电流峰值。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/912438.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

yolov8涨点系列之引入CBAM注意力机制

文章目录 YOLOv8 中添加注意力机制 CBAM 具有多方面的好处特征增强与选择通道注意力方面空间注意力方面 提高模型性能计算效率优化: yolov8增加CBAM具体步骤CBAM代码(1)在__init.pyconv.py文件的__all__内添加‘CBAM’(2)conv.py文件复制粘贴CBAM代码(3)修改task.py…

Rust-AOP编程实战

文章本天成,妙手偶得之。粹然无疵瑕,岂复须人为?君看古彝器,巧拙两无施。汉最近先秦,固已殊淳漓。胡部何为者,豪竹杂哀丝。后夔不复作,千载谁与期? ——《文章》宋陆游 【哲理】文章…

基于 SSM(Spring + Spring MVC + MyBatis)框架构建电器网上订购系统

基于 SSM(Spring Spring MVC MyBatis)框架构建电器网上订购系统可以为用户提供一个方便快捷的购物平台。以下将详细介绍该系统的开发流程,包括需求分析、技术选型、数据库设计、项目结构搭建、主要功能实现以及前端页面设计。 需求分析 …

Docker部署Oracle 11g

1,拉取镜像: sudo docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/helowin/oracle_11gsudo docker images 2,启动一个临时容器,用于拷贝数据库文件,挂载到宿主主机,使数据持久化: sudo docke…

Linux操作系统:学习进程_了解并掌握进程的状态

对进程状态之间转换感到头疼,只听书本概念根本无法理解,死记硬背不是什么好的解决方法。只有进行底层操作去了解每一个进程状态,才能彻底弄清楚进程状态是如何转换的。 一、进程的各个状态 我们先从Linux内核数据结构来看: 每一个…

分布式环境下宕机的处理方案有哪些?

大家好,我是锋哥。今天分享关于【分布式环境下宕机的处理方案有哪些?】面试题。希望对大家有帮助; 分布式环境下宕机的处理方案有哪些? 1000道 互联网大厂Java工程师 精选面试题-Java资源分享网 在现代分布式系统中,…

接触角测量(Contact Angle Measurement)

接触角是指液滴在固体表面上的形态,特别是在气、液、固三相交界点处,气-液界面切线与固-液交界线之间的夹角。这个角度是衡量液体对固体表面润湿性的一个重要参数。接触角的大小可以反映液体与固体之间的相互作用强度,从而了解液体在固体表面…

《操作系统 - 清华大学》2 -2:中断、异常和系统调用

文章目录 1. 中断和异常处理机制1.1 中断1.2 异常 2. 系统调用2.1 标志C库的例子2.2 编程接口 3.系统调用的实现4. 程序调用和系统调用的不同处5. 中断、异常和系统调用的开销 1. 中断和异常处理机制 接下来看一看中断和异常的处理过程,看下图就比较清楚&#xff0…

Nginx简易配置将内网网站ssh转发到外网

声明:本内容仅供交流学习使用,部署网站上线还需要根据有关规定申请域名以及备案。 背景 在内网的服务器有一个运行的网页,现使用ssh反向代理,将它转发到外网的服务器。 但是外网的访问ip会被ssh反向代理拦截 所以使用Nginx进行…

Moment.js、Day.js、Miment,日期时间库怎么选?

一直以来,处理时间和日期的JavaScript库,选用的都是Momment.js。它的API清晰简单,使用方便灵巧,功能还特别齐全。 大师兄是Moment.js的重度使用者。凡是遇到时间和日期的操作,就把Moment.js引用上。 直到有天我发现加…

后台管理系统窗体程序:文章管理 > 文章发表

目录 文章列表的的功能介绍: 1、进入页面 2、页面内的各种功能设计 (1)进入选择 (2)当获取到唯一标识符时 (3)当没有标识符时 (4)发布按钮,存为草稿 一、网…

Linux服务控制及系统基本加固

一. liunx操作系统的开机引导的过程 1. 开机自检 根据bios的设置,对cpu,内存,显卡,键盘等等设备进行初步检测如果以上检测设备工作正常,系统会把控制权移交到硬盘 总结:检测出包含系统启动操作系统的设备,硬盘&#…

通过 SSH 隧道将本地端口转发到远程主机

由于服务器防火墙,只开放了22端口,想要通过5901访问服务器上的远程桌面,可以通过下面的方式进行隧道转发。 一、示例命令 这条代码的作用是通过 SSH 创建一个 本地端口转发,将你本地的端口(5901)通过加密的 SSH 隧道连接到远程服务器上的端口(5901)。这种方式通常用于在…

WPF+MVVM案例实战与特效(二十八)- 自定义WPF ComboBox样式:打造个性化下拉菜单

文章目录 1. 引言案例效果3. ComboBox 基础4. 自定义 ComboBox 样式4.1 定义 ComboBox 样式4.2 定义 ComboBoxItem 样式4.3 定义 ToggleButton 样式4.4 定义 Popup 样式5. 示例代码6. 结论1. 引言 在WPF应用程序中,ComboBox控件是一个常用的输入控件,用于从多个选项中选择一…

C#中日期和时间的处理

目录 前言 时间对于我们的作用 一些关于时间的名词说明 格里高利历 格林尼治时间(GMT) 协调世界时(UTC) 时间戳 DateTime 初始化 获取时间 计算时间 字符串转DateTime 存储时间 TimeSpan 初始化它来代表时间间隔 用它相互计算 自带常量方便用于和ticks进行计…

pdb和gdb的双剑合璧,在python中调试c代码

左手编程,右手年华。大家好,我是一点,关注我,带你走入编程的世界。 公众号:一点sir,关注领取python编程资料 问题背景 正常情况下,调试python代码用pdb,调试c代码用gdb,…

【Apache ECharts】<农作物病害发生防治面积>

在vs Code里打开, 实现 1. 首先引入 echarts.min.js 资源 2. 在body部分设一个 div,设置 id 为 main 3. 设置 script 3.1 基于准备好的dom,初始化echarts实例 var myChart echarts.init(document.getElementById(main)); 3.2 指定图表的…

Docker + Jenkins + gitee 实现CICD环境搭建

目录 前言 关于Jenkins 安装Jenkins docker中运行Jenkins注意事项 通过容器中的Jenkins,把服务打包到docker进行部署 启动Jenkins 创建第一个任务 前言 CI/CD(持续集成和持续交付/持续部署),它可以实现自动化的构建、测试和部署…

Leetcode 买卖股票的最佳时机 Ⅱ

使用贪心算法来解决此问题,通过在价格上涨的每一天买入并在第二天卖出的方式,累计所有上涨的利润,以实现最大收益。关键点是从第二天开始遍历,并且只要当前比前一天价格高,我们就在前一天买入然后第二天卖出去。下面是…

【Linux系列】命令行中的文本处理:从中划线到下划线与大写转换

💝💝💝欢迎来到我的博客,很高兴能够在这里和您见面!希望您在这里可以感受到一份轻松愉快的氛围,不仅可以获得有趣的内容和知识,也可以畅所欲言、分享您的想法和见解。 推荐:kwan 的首页,持续学…