RLC桥式整流滤波电路的频域分析及实验仿真

第24卷 第5期 邢 台 职 业 技 术 学 院 学 报 V ol.24 No.5 2007年10月 Journal of Xingtai Polytechnic College Oct . 2007

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收稿日期：2007—02—03

作者简介：李加升（1965—），湖南安化人，益阳职业技术学院机电与电子工程系，副教授，硕士。

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RLC 桥式整流滤波电路的频域分析及实验仿真

李加升1，戴瑜兴2

（1.湖南益阳职业技术学院, 湖南 益阳 413049；2.湖南大学 电气院, 湖南 长沙 410000）

摘 要:本文从频域的角度对RLC 桥式整流滤波电路进行了分析，并在EWB 里对该电路整

流和滤波后的电压波形分别进行了仿真。

关键词: RLC；桥式；滤波；频域；仿真

中图分类号: TN710 文献标识码： A 文章编号: 1008—6129（2007）05—0084—03

一、前言

以三角函数，复指数函数作为基元信号，对LTI(Linear time-invarnt )线性时不变系统建立的一种分析

方法，称为傅里叶频域分析法。[1] 时不变连续时间系统指的是在同样起始状态下，系统响应特性与激励

施加于系统的时刻无关。换句话说，若激励时延T 时间，响应也时延相同的时间T。即对任意T，满足

{x(t)→y(t)}⇒{x(T—t)→y(t—T)}。LTI 系统是一个同时满足线性性与时不变性的系统。[2]

二、RLC 桥式整流滤波电路的频域分析

如图1是——RLC 桥式整流滤波电路，也是一LTI 系统，下面我们从频域的角度来分析它。当给电源加——电压U S (t)=U m cos(ωt+ϕ)时，经过整流得如图2的电压波形。[3]傅里叶级数展开式表示（最高取到四次谐波）为： u(t)=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+−+.......)4cos(151)2cos(31214m 2t t U ωωπ

图1 RLC 桥式整流滤波电路 图2 电压波形

为了简化计算，假定U S (t)=110)V (100cos 2t π，

L=5H，C=10µF，R=2K Ω，则得： u(t)=[100+66.7cos(2ωt)-13.3cos(4ωt)+…….](V)

利用频域分析法，画出电路的相量模型图（如图3）

图3 相量模型图

求得总阻抗 Z=j ωL+R C

j R C j +•ωω11=j ωL+R C j R +ω1=12+++−RC j R L j RLC ωωω 由串联电路分压原理得负载两端的电压为：

•R U =112+++−+••

CR j R L j RLC j CR j R

R U ωωωω=L j RLC R U R ωω+−••2(

85=222)()(L RLC R U

R ωω+−••RLC

R L 2arctan ωω−−∠ （1）当直流分量作用时，电感相当于短路、电容相当于开路。所以负载两端的电压为U R0=100V

（2）当二次谐波作用时，得•

U R2=L j RLC R UR

ωω242

+−• =5314210105102314410210207.6663233

0××+××××××−×××∠−j =3.54903.175−∠V

u 2R (t)=3.549cos(2t ω-157.30

)V （3）当四次谐波作用时，得 •4R U =L

j RLC R R U ωω4162+−•

=5

3144101051023141610210207.6663233

0××+××××××−×××∠−j =0.170503.2∠V u 4R (t)=0.1705cos(4ωt+2.30

)V

则桥式整流滤波电路负载两端的电压为： u R =U R0+U R2+U R4=[100+3.549cos(2ωt-175.30)+0.1704cos(4ωt+2.30

)]V

从以上计算可知，通过滤波，负载上的电压的二次谐波分量仅为直流分量的3.549×100%=3.5%，四次谐波分量仅为直流分量的0.1704×100%=0.17%，四次谐波以上的分量可以忽略不计，输出电压接近直流电压。而滤波电路前的电压，二次谐波分量和四次谐波分量分别为直流分量的66.7%和13.3%。所以这

种电路起到了滤波的作用。[4]

三、实验仿真

为了更进一步说明上述问题并对上面的分析进行论证，我们在EWB 里进行了仿真。如图4是测桥式整流后电压波形的仿真电路图，图5

是示波器上显示的电压波形，下面是测得的相关数据。

图

4 仿真电路图 图

5 电压波形

如图

6是测滤波后负载电压波形的仿真电路图，图7是示波器上显示的电压波形，下面是测得的相

关数据。

图6 仿真电路图 图7 电压波形

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四、结语

通过从理论和实验仿真两个方面对RLC 桥式整流滤波电路进行分析和论证，证明了理论分析的正确性及实验仿真的可靠性，但实验仿真也存在不精确性的缺点。

参考文献：

[1]于素芹.信号与系统分析基础[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.101.

[2]郑方,徐明星.信号处理原理[M].北京：清华大学出版社，2001.79-80.

[3]王慧玲.电路基础[M].北京：高等教育出版社，2005.181-182.

[4]李加升.RC 微积分电路的时域分析[J].长沙民政学院学报，2007,(1).

Frequency Area Analysis of an Electric Circuit of RLC Bridge Type’s

Commutates Filter and Imitated Experiments

LI Jia-sheng 1，DAI Yu-xing 2

(1.Yiyang Professional Technology Institute, Yiyang ,Hunan 413049,China

2.Electric Institute of Hunan University, Changsha ,Hunan 410000,China )

Abstract:To proceed the analysis of an electric circuit of filter of the RLC bridge type’s commutate from the angle of the area of frequency, and imitate the electric circuit with the filter empress of the electric voltage a form respectively at EWB.

Key words:RLC ；Bridge type ；filter ；frequency area ；really imitated

（责任编辑 冯和平）

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转自中国新闻网