电工电子技术课件：基于Multisim的单相桥式整流电路仿真分析实验

基于Multisim的单相桥式整流电路仿真分析实验电工电子技术

任务导学发电厂发出的电能经过电网输送到用户的都是交流电。交流电可以直接用来照明或驱动交流电动机等。但是，几乎所有的电子电路都要求使用稳定的直流电源供电，例如，计算机、各种电子仪器、自动控制系统、通信设备及电视机、收音机等。此外，电解、电镀等也，需要使用直流电源。生产生活中是如何将交流电转换为直流电的呢?

任务导学目前大量使用的直流电源都是将交流电转换为直流电，构成这种直流电源的关键组成部分是整流器。整流器就是利用电子元件的单向导电性，将交流电转换为直流电的设备。二极管就是一种最常用的半导体整流元件。任务情境发电厂发出的交流电变换成稳定的直流电需要经过几个步骤:经过电源变压器将高压交流电变换成低压交流电，经过整流电路将低压交流电整流成脉动的直流电，经过滤波电路将脉动的直流电整流成平滑的直流电，经过稳压电路将输出更加稳定平滑的直流电，其组成框图如图５-２３所示，试分析整流电路的工作原理。直流电源组成方框图任务实施根据整流电路的形式和整流元件在电路中接法的不同，整流电路分为半波、全波、桥式等电路形式。根据使用交流供电系统的不同，可以分为单相整流电路和三相整流电路。前者主要用于小功率整流，后者主要用于大功率整流，现在我们来讨论小功率的单相整流电路。１)单相桥式整流电容滤波电路如图５-２４所示，分析该电路如何实现将交流电变换成脉动的直流电，完成表５-８。图5-34(a)单相桥式整流电路(b)单相桥式整流电容滤波电路单相桥式整流电路工作原理２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ构建仿真模型，正确连接示波器及电压表，观察电容变化时输出电压的波形图，总结规律，并完成表５-９。①示波器及电压表接线要点。②电压波形随电容量变化的规律。③输出电压有效值随电容量变化的规律。知识链接一、整流电路二、滤波电路

一、滤波电路电工电子技术

整流电路的作用:

将交流电压转变为脉动的直流电压。

常见的整流电路：

按波形分：半波、全波。桥式整流属于全波整流；按相数分：单相和三相整流等。分析时为简单起见可把二极管当作理想元件处理：

二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。整流原理：

利用二极管的单向导电性将交流电的双向电流，只容许一个方向电流通过，从而形成单向电流。一、整流电路单相桥式整流电路2.工作原理

u

正半周，Va>Vb，二极管

D1、D3

导通，D2、D4截止。3.工作波形uD2uD41.

电路结构

－uouDttRLuiouo1234ab+–+–

－ut2.工作原理

u

负半周，Vb>Va，二极管

D2、D4

导通，D1、D3

截止。uD1uD3

－uouDtt+–RLuiouo1234ab+–

-负半周时ut4.

参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电路电流平均值Io(3)流过二极管的正向平均电流值ID(4)每管承受的最大反向电压UDRM二、滤波电路

交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份，形成纹波。

滤波原理：滤波电路利用储能元件储能特性，电容两端的电压不能突变，只能通过负载电阻放电，故电容电压缓慢变化，达到平滑输出电压波形的目的。也可以理解为电容在电源电压上升过程中储能，在电源电压下降过程里通过负载放出能量，负载电阻比没有电容时多获得了能量，故输出电压升高。

方法：将电容与负载RL并联。1.

电容滤波电路

1.

电路结构2.

工作原理

u>uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC

增加，uo=uC。

u<uC时，二极管截止，电容通过负载RL

放电，uC按指数规律下降，

uo=uC

。3.工作波形二极管承受的最高反向电压为+Cici–++–aDuoubRLio=uCuoutOtO任务实施根据整流电路的形式和整流元件在电路中接法的不同，整流电路分为半波、全波、桥式等电路形式。根据使用交流供电系统的不同，可以分为单相整流电路和三相整流电路。前者主要用于小功率整流，后者主要用于大功率整流，现在我们来讨论小功率的单相整流电路。１)单相桥式整流电容滤波电路如图５-２４所示，分析该电路如何实现将交流电变换成脉动的直流电，完成表５-８。图5-34(a)单相桥式整流电路(b)单相桥式整流电容滤波电路单相桥式整流电路工作原理单相桥式整流电容滤波电路２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ构建仿真模型，正确连接示波器及电压表，观察电容变化时输出电压的波形图，总结规律，并完成表５-９。①示波器及电压表接线要点。单相桥式整流电容滤波电路仿真模型连接示意图２)基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ构建仿真模型，正确连接示波器及电压表，观察电容变化时输出电压的波形图，总结规律，并完成表５-９。②电压波形随电容量变化的规律。可变电容C=0uF时，输出电压u0波形可变电容C=2%时，输出电压u0波形可变电容C=30%时，输出电压u0波形可变电容C=90%时，输出电压u