電工電子技術課件：基于Multisim的單相橋式整流電路仿真分析實驗

基于Multisim的單相橋式整流電路仿真分析實驗電工電子技術

任務導學發(fā)電廠發(fā)出的電能經過電網輸送到用戶的都是交流電。交流電可以直接用來照明或驅動交流電動機等。但是，幾乎所有的電子電路都要求使用穩(wěn)定的直流電源供電，例如，計算機、各種電子儀器、自動控制系統(tǒng)、通信設備及電視機、收音機等。此外，電解、電鍍等也，需要使用直流電源。生產生活中是如何將交流電轉換為直流電的呢?

任務導學目前大量使用的直流電源都是將交流電轉換為直流電，構成這種直流電源的關鍵組成部分是整流器。整流器就是利用電子元件的單向導電性，將交流電轉換為直流電的設備。二極管就是一種最常用的半導體整流元件。任務情境發(fā)電廠發(fā)出的交流電變換成穩(wěn)定的直流電需要經過幾個步驟:經過電源變壓器將高壓交流電變換成低壓交流電，經過整流電路將低壓交流電整流成脈動的直流電，經過濾波電路將脈動的直流電整流成平滑的直流電，經過穩(wěn)壓電路將輸出更加穩(wěn)定平滑的直流電，其組成框圖如圖５-２３所示，試分析整流電路的工作原理。直流電源組成方框圖任務實施根據整流電路的形式和整流元件在電路中接法的不同，整流電路分為半波、全波、橋式等電路形式。根據使用交流供電系統(tǒng)的不同，可以分為單相整流電路和三相整流電路。前者主要用于小功率整流，后者主要用于大功率整流，現(xiàn)在我們來討論小功率的單相整流電路。１)單相橋式整流電容濾波電路如圖５-２４所示，分析該電路如何實現(xiàn)將交流電變換成脈動的直流電，完成表５-８。圖5-34(a)單相橋式整流電路(b)單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電路工作原理２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ構建仿真模型，正確連接示波器及電壓表，觀察電容變化時輸出電壓的波形圖，總結規(guī)律，并完成表５-９。①示波器及電壓表接線要點。②電壓波形隨電容量變化的規(guī)律。③輸出電壓有效值隨電容量變化的規(guī)律。知識鏈接一、整流電路二、濾波電路

一、濾波電路電工電子技術

整流電路的作用:

將交流電壓轉變?yōu)槊}動的直流電壓。

常見的整流電路：

按波形分：半波、全波。橋式整流屬于全波整流；按相數(shù)分：單相和三相整流等。分析時為簡單起見可把二極管當作理想元件處理：

二極管的正向導通電阻為零，反向電阻為無窮大。整流原理：

利用二極管的單向導電性將交流電的雙向電流，只容許一個方向電流通過，從而形成單向電流。一、整流電路單相橋式整流電路2.工作原理

u

正半周，Va>Vb，二極管

D1、D3

導通，D2、D4截止。3.工作波形uD2uD41.

電路結構

－uouDttRLuiouo1234ab+–+–

－ut2.工作原理

u

負半周，Vb>Va，二極管

D2、D4

導通，D1、D3

截止。uD1uD3

－uouDtt+–RLuiouo1234ab+–

-負半周時ut4.

參數(shù)計算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電路電流平均值Io(3)流過二極管的正向平均電流值ID(4)每管承受的最大反向電壓UDRM二、濾波電路

交流電壓經整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成份又有交流成份，形成紋波。

濾波原理：濾波電路利用儲能元件儲能特性，電容兩端的電壓不能突變，只能通過負載電阻放電，故電容電壓緩慢變化，達到平滑輸出電壓波形的目的。也可以理解為電容在電源電壓上升過程中儲能，在電源電壓下降過程里通過負載放出能量，負載電阻比沒有電容時多獲得了能量，故輸出電壓升高。

方法：將電容與負載RL并聯(lián)。1.

電容濾波電路

1.

電路結構2.

工作原理

u>uC時，二極管導通，電源在給負載RL供電的同時也給電容充電，uC

增加，uo=uC。

u<uC時，二極管截止，電容通過負載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，

uo=uC

。3.工作波形二極管承受的最高反向電壓為+Cici–++–aDuoubRLio=uCuoutOtO任務實施根據整流電路的形式和整流元件在電路中接法的不同，整流電路分為半波、全波、橋式等電路形式。根據使用交流供電系統(tǒng)的不同，可以分為單相整流電路和三相整流電路。前者主要用于小功率整流，后者主要用于大功率整流，現(xiàn)在我們來討論小功率的單相整流電路。１)單相橋式整流電容濾波電路如圖５-２４所示，分析該電路如何實現(xiàn)將交流電變換成脈動的直流電，完成表５-８。圖5-34(a)單相橋式整流電路(b)單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電路工作原理單相橋式整流電容濾波電路２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ構建仿真模型，正確連接示波器及電壓表，觀察電容變化時輸出電壓的波形圖，總結規(guī)律，并完成表５-９。①示波器及電壓表接線要點。單相橋式整流電容濾波電路仿真模型連接示意圖２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ構建仿真模型，正確連接示波器及電壓表，觀察電容變化時輸出電壓的波形圖，總結規(guī)律，并完成表５-９。②電壓波形隨電容量變化的規(guī)律?？勺冸娙軨=0uF時，輸出電壓u0波形可變電容C=2%時，輸出電壓u0波形可變電容C=30%時，輸出電壓u0波形可變電容C=90%時，輸出電壓u