三相半波整流电路滤波电容计算

小陈保肝整理了三相半波整流电路，包括带电容滤波和不带电容滤波的，并使用Saber软件对两种电路进行仿真，其中着重对带电容滤波仿真模型中电容参数进行了详细计算。

关键词：三相半波整流电路;

01三相半波整流电流——不带滤波

1.1、电路结构图

电路基本结构图如图1-1所示：

图1-1 三相半波整流电路—不带滤波

图1-1中三相电压源是通过【ThreePhase】产生，设置幅值电压为311V，频率为50Hz，相位默认120°，输出端滤波电容C2为0F(表示断路)，输出端负载为169.5Ω。

1.2、电路分析

由于输出波形没有经过滤波电容，所以其波形是半波，最高输出电压为：

输入电源的电压有效值为220V，其峰峰值为：

输出电压最大值也就是输入电压减去二极管正向电压：

输出电压的最低值两相于30°的相交点：

输出电压的频率：

75Hz指的是两个波形的频率，单个波形的频率为150Hz。

1.3、仿真分析

图1-2是三相输入波形与输出电压波形图：

图1-2 输入与输出电压波形图

图1-2测得输出电压最大值为309V，输出电压最小值为154V; 输入电压最大值310V，输入电压最低值为-310，输出电压的频率为：

实际计算为150Hz，与仿真测试值相差不多，即验证了电路分析的正确性。

02三相半波整流电流——带滤波

2.1、电路结构图

图2-1三相半波整流电路—带滤波

图2-1中三相电压源是通过【ThreePhase】产生，设置幅值电压为311V，频率为50Hz，相位默认120°，输出端滤波电容C2经过计算为485F，输出端负载为169.5Ω。

2.2、电路分析

这个电路就需要计算滤波电容的大小了，不同电容的滤波大小带来的输出电压的纹波值也是各不相同，图2-2表示整流输入电压滤波波形图：

图2-2 整流输入电压滤波图

设置输入输出参数：

表2-1 输入输出参数表

计算步骤：

输入峰值电压：

最大输入功率：

电容可以通过下式确定：

式(1.8)中Iinave是输入电流的平均电流，T3是电容放电时间，Vr是设定的电源纹波。

方法一：

输入电流的平均值为：

其中输出频率fo为：

由于T=t1+t2，其中t1是一个波形的一半周期，其值为：

t2时间为：

式(1.12)用反函数可以求出输出电压峰峰值之间的时间，然后减去波形的相交点时间，就可的t2时间。

所以总时间T3为：

输出纹波电压为：

那么将上述所得代入式(1.8)可得电容为：

同时输出电流为30A时，负载为：

方法二：

电容储能公式为：

其中电容能量为：

同理根据方法一求得参数，可求得电容为：

2.3、仿真分析

图2-3是三相输入波形与输出电压波形图：

图2-3输入与输出电压波形图

图2-3测得输出电压最大值为309V，输出电压最小值为291V;输入电压最大值310V，输入电压最低值为-310，输入电压的频率为：

测得纹波电压为Vr=309V-291V=18V,电容放电时间测得为5.34ms，这些与理论计算值相差不大，说明电容计算是正确的。