整流桥

电子元件

整流桥一般带有足够大的电感性负载，因此整流桥不出现电流断续。一般整流桥应用时, 常在其负载端接有平波电抗器, 故可将其负载视为恒流源。多组三相整流桥相互连接，使得整流桥电路产生的谐波相互抵消。按整流变压器的类型可以分为传统的多脉冲变压整流器和自耦式多脉冲变压整流器。传统的多脉冲变压整流器采用隔离变压器实现输入电压和输出电压的隔离，但整流变压器的等效容量大，体积庞大。

原理

如右图1所示，整流桥由控制器的控制角控制, 当控制角为0°～90°时，整流桥处于整流状态, 输出电压的平均值为正;当控制角为90°～180°-γ时 (γ为换弧角) ，整流桥处于逆变状态，输出电压的平均值为负。

举例

DP型18脉冲自耦变压整流器

DP型18脉冲自耦变压整流器的电路原理如右图2所示，自耦变压器用于产生满足整流器要求的三组三相电压。在三组三相电压中，其中主三相电压（Va，Vb，Vc）与电网输入电压幅值相位相同，直接供电给主整流桥；另外两组辅三相电压（Va'，Vb'，Vc'）与(Va'，Vb'，Vc')分别供电两组辅整流桥，三组整流桥直接并联输出到负载。

如上所述，自耦变压整流器产生了三组三相电压，所有电压经整流桥并联输出，整流后的输出电压为任意时刻线电压最大值，二极管按照相应线电压的矢量大小切换次序选通。三组电压矢量长度不同，其中电网输出电压矢量最长，为主矢量，由于辅矢量短，每个主矢量与相位差较大的辅矢量构成线电压整流后输出。如右图3所示，输出的线电压共三组18个。为了保证输出电压平滑，输出的各线电压矢量长度相等，且相邻矢量间隔为20°。在一个交流周期内，每个线电压传输1/18（20°）的负载功率。主整流桥连续工作，主桥中每个二极管在一个交流周期内导通80° ，两个辅整流桥只有在线电压瞬时值达到最大时才工作，辅整流桥中的每个二极管只导通 20°。

移相全桥 PWM DC/DC 变换器

基本的 DC/DC 全桥变换器由全桥逆变器和输出整流滤波电路构成，右图显示了PWM DC/DC 全桥变换器的电路基本拓扑结构及主要波形。Vin是直流输入电压，Q1&D1～Q4&D4构成变换器的两个桥臂，高频变压器 TR 的原副边匝比为 K，DR1和 DR2是输出整流二极管，Lf是输出滤波电感，Cf是输出滤波电容，RL是负载。

通过控制四个开关管 Q1～Q4，在 A、B 两点得到一个幅值为 Vin的交流方波电压，经过高频变压器的隔离变压后，在变压器副方得到一个幅值为 Vin/K 的交流方波电压，然后通过由 DR1和 DR2构成的输出整流桥，在 CD 两点得到幅值为 Vin/K 的直流方波电压。这个直流方波电压经过 Lf和 Cf组成的输出滤波器后成为一个平直的直流电压，其电压值为VO =D*Vin/K，其中 D 是占空比，D=2Ton/Ts，Ton 是导通时间，Ts 是开关周期。通过调节占空比D来调节输出电压 VO。这种基本的全桥 PWM 开关变换器中，开关管对称导通，工作在硬开关状态。

移相全桥 ZVZCS PWM 变换器

移相全桥 ZVS PWM 变换器的可以很好的降低开关管的开通损耗，提高变换器的效率，但考虑到这种电路的滞后桥臂不易满足ZVS 条件的特点，近年来研究移相全桥混合式的 ZVZCS PWM 变换器成为一个热点。其特点是：超前桥臂实现零电压开通，原理不变；滞后桥臂实现零电流关断，开关管两端不再并联电容，以避免开通时电容释放的能量加大开通损耗。在此对移相全桥 ZVZCS PWM 变换器的基本原理做一简要介绍。

基本移相全桥 ZVZCS 电路及主要工作波形如右图4所示。滞后桥臂实现 ZCS 的方法主要是主电路中在变压器原边串联一个隔直电容 Cb。它一方面避免因器件特性的不对称等原因产生直流偏磁而导致变压器饱和的现象；同时当 Q1 关断、D3 导通时，原边电感电流通过 Q4、D3 续流；VAB=0，隔直电容上的电压反加在谐振电感和漏感上迫使电感电流 ip 下降到零，创造了滞后桥臂零电流关断的条件。

多脉冲整流技术

多脉冲整流是指在一个三相电源系统中，输出直流电压在一个周期内多于6个波头，通常有12、18、24脉冲。多脉冲整流器通常由移相整流变压器和整流桥两部分组成。输入三相电压通过变压器移相，产生几组三相电压输出到整流桥。多组三相整流桥相互连接，使得整流桥电路产生的谐波相互抵消。多脉冲整流技术不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减小直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率。

多脉冲整流技术按整流的波头多少可以分为12、18、24等脉冲整流器。脉冲数越多，整流器的输入电流及输出电压特性越好，但是整流器的系统越复杂。按整流变压器的类型可以分为传统的多脉冲变压整流器和自耦式多脉冲变压整流器。传统的多脉冲变压整流器采用隔离变压器实现输入电压和输出电压的隔离，但整流变压器的等效容量大，体积庞大。自耦变压整流器与传统的多脉冲变压器不同，自耦变压整流不采用隔离技术，而是把绕组放在同一铁心柱上，这样不仅节省了体积，变压器的等效容量也相应的减小了。根据每组整流桥传输的能量大小是否相等，多脉冲整流又可以分为对称式和不对称式多脉冲整流。对称式多脉冲整流就是整流桥输出的电压是相等的，各整流桥之间是并列关系，它们相互之间互不干扰；不对称式结构是整流桥在工作时整流桥相互之间是主从关系，主整流桥传输大部分功率，辅整流桥传输部分功率，主整流桥和辅整流桥之间会相互影响。但对称式结构增加了平衡电抗器。

三相整流电路

三相整流电路通常用于大功率场合，相比于单相整流电路，三相整流电路输出电压脉动小，低次谐波频率也比单相整流电路的高。用电感滤波效果好。

右图给出三相桥式不控整流电路示意图，变压器一次侧绕组为三角形连接，二次侧绕组为星形连接。六个整流二极管按其导通顺序排列，VD1、VD3、VD5三个二极管构成共阴极三相半波整流，VD2、VD4、VD6三个二极管构成共阳极三相半波整流，电感L和电阻R串联成阻感负载。假设输入三相电压对称，交流侧输入电抗忽略不计，直流侧负载电感足够大。

多相整流电路

为了减小三相整流器输入的总谐波含量，1996年，韩国Sewan Choi等人提出了12脉冲自耦变压整流器的方案。采用12脉冲自耦变压整流器能够消除输入电流中的5次、7次、17次、19次等谐波。相对于传统的隔离式12脉冲变压整流器为1.03P的等效容量，自耦式变压整流器的等效容量减小到了0.18P，大大减小了整流变压器的等效容量。

右图给出自耦式12脉冲变压整流器，变压器用于产生满足整流器要求的两组三相电压，两组三相电压（Va''，Vb''，Vc''）与(Va'，Vb'，Vc')分别超前与滞后于输入三相电压15°，两组三相电压输出分别连接到整流桥1和整流桥2，整流桥输出通过平衡电抗器并联后，直接输出到负载。如上所述，自耦变压整流器产生了两组三相电压，所有电压经整流桥通过平衡电抗器并联输出到负载，整流后的输出电压为任意时刻线电压最大值，二极管按照相应线电压的矢量切换次序导通。

应用

由于一般整流桥应用时, 常在其负载端接有平波电抗器，故可将其负载视为恒流源。另外根据EMI测量标准，为减小电网阻抗对测量结果的影响，需要在整流桥的电网输入端接入线性阻抗稳定网络 (LISN) 。测试所用的LISN的结构如图1所示，其主要作用是：①减小电网阻抗对测量结果的影响；②隔离来自电网端的干扰。由于LISN的隔离作用，可以把电网端视作一仅有基波电势和内阻抗的电源。研究对象的等效电路如右图5所示。

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