单相、三相整流的输入电流与输出电流的关系

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1、单相、三相整流的输入电流与输出电流的关系简要分析单相和三相电容滤波不可控整流的输入电流、母线电流、输出电流之间的关系，最后给出简单的估算公式。1、单相输入整流单相输入整流如下图1，δ为二极管的起始导电角，θ为导通角。图1电容滤波单相桥不控整流电路及波形（图形出处：《电力电子学---电力电子变换和控制技术》--陈坚）图中vt()=2Vs*sin(ωδt+)，电流计算式如下：s可以得到：变频器使用条件下，负载R需要通过折算直流母线电流来确定。sinδ约为母线电压最小值与额定值的比。起始导电角、导通角、负载、电容间的关系如

2、下表：设输入电压为2Utsin(ωδ+)。in（1）单相输入电流有效值忽略效率，假设输入功率等于输出功率，则Pin=Pout。Pin=Uin*Iin，（电流电压均为有效值）。Pout=3*Uo*Io，（Uo为输出的线电压，Io为输出电流）。可得到Iin=3*Io，即单相输入的变频器，输入电流有效值为输出电流有效值的3倍。考虑功率因数时，Iin=3*Io/cosγ。（2）单相母线电流平均值电容滤波时，母线电压为2U，根据母线提供的功率等于输出功率，则in2*UI=3*UI，（S2变频器，Uin为220V，Uo为220V

3、），indoo6II=，（II=1.22）dodo2单个二极管承受的电流平均值为母线电流平均值的一半。（3）单相输入电流峰值输入电流类似与正弦波，只是导通角度减小，但周期和输入电压一致。将输入电流的方向电流变为正后即为母线电流，所以输入电流峰值即为母线电流峰值。输入电流峰值与负载和滤波电容有关，它们决定了导通角θ。当负载在有感性负载如电机或直流电抗器的情况下，输入电流的波形类似于正弦半波。2A函数y=Asin(wt)，通过积分计算可得到正弦半波的最大值与平均值的关系为y=，AVπ2yy=AVMAXπ单相整流的输出电流

4、周期为π，最大导通角为π，当导通角为θ时，θ2yy=*AVMAXππ输出功率逆推得到母线电流平均值与波形计算值相等，Iy=，则输入电流最大值：dAVπ6II=***πinMAX()oθ4考虑功率因数，则π6π***πI*1.92*IooI=θ4，（I=θ）inMAX()cosλinMAX()cosλ根据经验，输入电流峰值为输出电流有效值的4-6倍左右，当有直流电抗器时，导通角度会增加，峰值会稍微降低。（4）单相整流电流有效值函数y=Asin(wt)，最大值为A，有效值为A。二极管导通角为θ，输入电流近似为2正弦半波，

5、那么波形的周期即为2θ。最大导通角为π，则输入电流可等效为占空比D=θπ的波形。结合图1（c）的波形，设一个周期为y=Asin(wt)，则有效值为：AθyθMAXyRMS=*，即yRMS=*2π2π单个二极管的电流为母线电流波形的一半，则单个二极管输入电流有效值：IinMAX()θi=dRMS()22π输入电流有效值与母线电流，即整流管输出电流有效值相等：IinMAX()θii==inRMS()DRMS()2π将（3）中计算的输入电流最大值代入上式便可得到有效值的估算式。2，三相输入整流图2电容滤波的三相桥不控整流电

6、路及波形类似与单相不可控整流，起始导电角、导通角、负载、电容间的关系与单相电路相同。有6对不同的开通方式，6对中某一个二极管在两种连续开通方式下开通，例如D1在(D6D1),(D1D2)两种开通方式下都开通。所以其电流波形占直流母线电流波形的1/3。即单个二极管承受的平均电流为母线平均电流的1/3。三相整流的输出电流周期为π/3，最大导通角为π/3。（1）功率等效法求输入电流有效值，3UI**cosγ=3UI*，输入电流有效值：liooII=oicosγ（2）三相母线电流平均值母线功率等于输出功率，2*3*UI*=3

7、UI*，则母线电流平均值：pDoo6II=,(II=1.22)DoDo2其中Up为输入相电压，T3变频器Up为220V，Uo为380V。（3）三相输入电流峰值当负载电流升高时，母线电流可能进入连续状态，临界点为RCω=3。RCω>3时，电流断续；RCω<3时，电流连续。负载越重，导通角度越大，峰值电流也越大。当达到最大导通角π/3时，类似与单相输入电流峰值的计算，可得：6**πIoI=4inMAX()cosλ当导通角为θ，可得：ππ6***πIo3*1.92*II=34θ，（I=θo）inMAX()cosλinMAX

8、()cosλ同样，当负载电流很大，有直流电抗器时，如图2，电流为连续状态，输入电流不再是正弦半波，母线电流的直流分量很高，所以峰值电流会减小。（4）三相整流电路有效值计算方法与单相的类似，只是波形形状和最大导通角不同。由图2可以看到整流桥输出电流波形周期为π/3。导通角为θ，则输入电流可等效为占空比D=θ的波形。结合图2π3的波形，设一个周期为