整流电路加滤波器的主要作用

2013届本科毕业设计

三相桥式整流电路及其滤波器的设计

专 业 名 称 电气工程及其自动化 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 完 成 时 间 2013年5月8日 院 （系） 名 称物理与电子信息学院

三相桥式整流电路及其滤波器的设计

物理与电子信息学院 电气工程及其自动化专业 学号：

指导教师：

摘要：本文在对三相桥式全控整流电路的理论分析的基础上，采用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立了三相桥式全控整流电路的仿真模型，对输出电压、电流、控制角、以及负载特性进行了动态仿真与研究。仿真结果和理论计算结果一样，从而证明了仿真结果的有效性和精确性，加深了对三相桥式整流电路的认识和理解，同时对系统的的无功和谐波进行了仿真分析；然后根据无功补偿和滤波的需要提出了无源滤波器的参数确定方法；接着设计出了各次无源滤波器，并将其接入系统，通过仿真分析验证其无功补偿和滤波的可行性，达到了对三相交流电整流和对谐波电流滤除的效果。

关键词：整流电路；Simulink；谐波；无

电子知识

1、特征频率：

①通带截频fp=wp/(2p)为通带与过渡带边界点的频率，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。

②阻带截频fr=wr/(2p)为阻带与过渡带边界点的频率，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一人为规定的下限。

③转折频率fc=wc/(2p)为信号功率衰减到1/2(约3dB)时的频率，在很多情况下，常以fc作为通带或阻带截频。

④固有频率f0=w0/(2p)为电路没有损耗时，滤波器的谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。 2、增益与衰耗

滤波器在通带内的增益并非常数。

①对低通滤波器通带增益Kp一般指w=0时的增益;高通指w→∞时的增益;带通则指中心频率处的增益。

②对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。

③通带增益变化量△Kp指通带内各点增益的最大变化量，如果△Kp以dB为单位，则指增益dB值的变化量。 3、阻尼系数与品质因数

阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。 阻尼系数的倒数称为品质因数，是*价带通与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标，Q= w0/△w。式中的△w为带通或带阻滤波器的3dB带宽，

2008年10月22日 星期三 18:41

图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益
图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2

图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3

图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点.

图5 和 图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计

图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K
图8的电阻匹配关系为R1=R2

图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称.

图10是利用单电源运放

《EDA电子设计》实验报告

实验名称 Multisim仿真 学 院 自动化学院 专业班级

一、 实验目的

1、 掌握Multisim电子电路仿真软件的使用，并能进行电路分析和仿真。

2、 掌握组合逻辑电路的设计方法和多路选择器集成电路的使用，利用其实现逻辑电路的设计。

3、 熟悉单相半波、全波、桥式整流电路。

4、 观察了解电容滤波作用，并了解并联稳压电路。 二、 步骤

1、 利用Multisim提供的元件及仪表进行设计，得到如下图1电路：

图1 测试138译码器

2、 保存电路后，对电路进行调试和仿真：启动仿真开关，按1,2,3对J3，J1，

J2进行开关调试，二进制对应的十进制指示灯会亮暗。实验结果保存为测试138译码器.msm

3、 画出半波整流电路、桥式整流电路，如图2,、图3，用示波器观察输入、

输出的波形，如下图4，图5，并测的VA=30V,VB=30V.

图2 半波整流电路

图3 桥式整流电路

4、 创建如下电容滤波实验电路：

R1先不接，分别用不同的电容接入电路，用示波器观察波形，如图，并测得VB；

接上R1，先用R1=1KΩ,重复上

整流、滤波电路

4.10 整流、滤波电路

1. 整流电路

整流电路的作用是将交流电变化成直流电。最常用的小功率整流电路是单相桥式整流电路。它由四个二极管构成桥式电路，电路如图4-70所示。

图4-70 单相桥式整流电路

打开仿真开关,示波器的仿真结果如图4-71所示

图4-71 示波器的仿真结果

整流、滤波电路

2. 滤波电路

整流电路虽然可以将交流电变成直流电，但输出的电压是单相脉动的，在很多设备中，这种脉动是不允许的，因此还需要减小脉动程度的电路，这就是滤波电路。滤波电路有很多种，本小节主要介绍电容滤波电路

。

电容滤波电路利用了电容在电路中的储能作用，当电源电压升高时，把能量存储起来，当电源电压降低时，再把能量释放出来，使负载电压比较平滑，多用于小功率电源中。电路图如图4-72所示，仿真结果如图4-73所示。

图4-72 电容滤波电路

4-73 示波器的仿真结果

整流、滤波电路

2.集成稳压器

在Multisim 8 窗口中建立如图4-74所示的集成稳压电路，对其进行如下

的分析。

（1） 切换 开关iS1，观察输出电压的变化。

图4-74 三端稳压电路

启动仿真，万用表的仿真结果如图4-75（a）所示，输出接近稳压值12V。切换S1开关至节点5

上次的事发电公司个vbtwtv

滤波器和衰减器电路

一、滤波器影象参数法的设计

滤波器是一种典型的选频电路，在给定的频段内，理论上它能让信号无衰减地通过电路，这一段称为通带外的其他信号将受到很大的衰减，具有很大衰减的频段称为阻带，通带与阻带的交界频率称为截止频率，对滤波器的基本要求是：（1）通带内信号的衰减要小，阻带内信号的衰减要大，由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升；（2）通带内的特性阻抗要恒为常数，以便于阻抗匹配。

滤波器的分类如下：

滤波器：1、无源滤波器 2、有源滤波器， 无源滤波器又分为：RC滤波器和LC滤波器，RC滤波器又分为：1 低通RC滤波器 2 高通RC滤波器 3 带通RC滤波器

LC滤波器又分为：1 低通LC滤波器 2 高通LC滤波器 3 带阻LC滤波器 4 带通LC滤波器 有源滤波器又分为：1 有源高通滤波器 2 有源低通滤波器 3 有源带通滤波器 4 有源带阻滤波器

目前滤波器的分析和设计方法有两种：一是影像参数分析法，二是工作参数分析法（又称综合法）。前者设计简单，易于掌握，但这种滤波器的实测滤波特性与理论上的预定特性差别较大，在通带内又不能取得良好阻抗匹配，很难满足对滤波特性精度高的要求；后者是以网络综合理论为基础的分析方法，它

实验 精密整流电路

一、实验目的

（1） 了解精密半波整流电路及精密全波整流电路的电路组成、工作原理及参数估算； （2） 学会设计、调试精密全波整流电路，观测输出、输入电压波形及电压传输特性。

二、知识点

半波精密整流、全波精密整流

三、实验原理

将交流电压转换成脉动的直流电压，称为整流。众所周知，利用二极管的单向导电性，可以组成半波及全波整流电路。在图1（a）中所示的一般半波整流电路中，由于二极管的伏安特性如图1（b）所示，当输入电压

幅值小于二极管的开启电压

时，二极管在信

号的整个周期均处于截止状态，输出电压始终为零。即使映

大于

幅值足够大，输出电压也只反

的那部分电压的大小，故当用于对弱信号进行整流时，必将引起明显的误差，

甚至无法正常整流。如果将二极管与运放结合起来，将二极管置于运放的负反馈回路中，则

可将上述二极管的非线性及其温漂等影响降低至可以忽略的程度，从而实现对弱小信号的精密整流或线性整流。

Vi VO

图1 一般半波整流电路

1.精密半波整流

图2给出了一个精密半波整流电路及其工作波形与电压传输特性。下面简述该电路的工作原理：

当输入>0时，<0，二极管D1导通、D2截止，由于N点“虚地”，故≈0（≈-0.6V）。

当输入<0时，>0，二极管D2导通、D1截止，运放组成反相比例运算器，故

实验 精密整流电路

一、实验目的

（1） 了解精密半波整流电路及精密全波整流电路的电路组成、工作原理及参数估算； （2） 学会设计、调试精密全波整流电路，观测输出、输入电压波形及电压传输特性。

二、知识点

半波精密整流、全波精密整流

三、实验原理

将交流电压转换成脉动的直流电压，称为整流。众所周知，利用二极管的单向导电性，可以组成半波及全波整流电路。在图1（a）中所示的一般半波整流电路中，由于二极管的伏安特性如图1（b）所示，当输入电压

幅值小于二极管的开启电压

时，二极管在信

号的整个周期均处于截止状态，输出电压始终为零。即使映

大于

幅值足够大，输出电压也只反

的那部分电压的大小，故当用于对弱信号进行整流时，必将引起明显的误差，

甚至无法正常整流。如果将二极管与运放结合起来，将二极管置于运放的负反馈回路中，则

可将上述二极管的非线性及其温漂等影响降低至可以忽略的程度，从而实现对弱小信号的精密整流或线性整流。

Vi VO

图1 一般半波整流电路

1.精密半波整流

图2给出了一个精密半波整流电路及其工作波形与电压传输特性。下面简述该电路的工作原理：

当输入>0时，<0，二极管D1导通、D2截止，由于N点“虚地”，故≈0（≈-0.6V）。

当输入<0时，>0，二极管D2导通、D1截止，运放组成反相比例运算器，故

编辑本段整流电路-简介

整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称单向脉动性直流电压。 编辑本段对整流电路的意义有一下总结：

1、电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种，倍压整流电路用于其它交流信号的整流，例如用于发光二极管电平指示器电路中，对音频信号进行整流。

2、前三种整流电路输出的单向脉动性直流电特性有所不同，半波整流电路输出的电压只有半周，所以这种单向脉动性直流电主要成分仍然是50Hz的，因为输入交流市电的频率是50Hz，半波整流电路去掉了交流电的半周，没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率；全波和桥式整流电路相同，用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大在倍为100Hz，所以这种单向脉动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压的一个半周转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。

3、在电源电路的三种整流电路中，只有

整流电路大全

9.3.7 正、负极性全波整流电路及故障处理

如图9-24所示是能够输出正、负极性单向脉动直流电压的全波整流电路。电路中的T1是电源变压器，它的次级线圈有一个中心抽头，抽头接地。电路由两组全波整流电路构成，VD2和VD4构成一组正极性全波整流电路，VD1和VD3构成另一组负极性全波整流电路，两组全波整流电路共用次级线圈。

图9-24 输出正、负极性直流电压的全波整流电路

1．电路分析方法

关于正、负极性全波整流电路分析方法说明下列2点：

（1）在确定了电路结构之后，电路分析方法和普通的全波整流电路一样，只是需要分别分析两组不同极性全波整流电路，如果已经掌握了全波整流电路的工作原理，则只需要确定两组全波整流电路的组成，而不必具体分析电路。

（2）确定整流电路输出电压极性的方法是：两二极管负极相连的是正极性输出端（VD2和VD4连接端），两二极管正极相连的是负极性输出端（VD1和VD3连接端）。

2．电路工作原理分析

如表9-28所示是这一正、负极性全波整流电路的工作原理解说。

表9-28 正、负极性全波整流电路的工作原理解说

关键说明 词 正极性整流电路由电源