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整流電路是一種將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路，它通常由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。硅整流二極管和晶閘管是常用的主電路元件。整流電路廣泛應(yīng)用于直流電動機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域。整流電路
把交流電能轉(zhuǎn)為直流電能的電路
“整流電路”（rectifying circuit）是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。
整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動性直流電，這就是交流電的整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習(xí)慣上稱單向脈動性直流電壓。
總結(jié)
對整流電路的意義有以下總結(jié)：
2、前三種整流電路輸出的單向脈動性直流電特性有所不同，半波整流電路輸出的電壓只有半周，所以這種單向脈動性直流電主要成分仍然是
的；因?yàn)檩斎虢涣魇须姷念l率是，半波整流電路去掉了交流電的半周，沒有改變單向脈動性直流電中交流成分的頻率；全波和橋式整流電路相同，用到了輸入交流電壓的正、負(fù)半周，使頻率擴(kuò)大一倍為
，所以這種單向脈動性直流電的交流成分主要成分是的，這是因?yàn)檎麟娐穼⑤斎虢涣麟妷旱囊粋€(gè)半周轉(zhuǎn)換了極性，使輸出的直流脈動性電壓的頻率比輸入交流電壓提高了一倍，這一頻率的提高有利于濾波電路的濾波。
3、在電源電路的三種整流電路中，只有全波整流電路要求電源變壓器的次級線圈設(shè)有中心抽頭，其他兩種電路對電源變壓器沒有抽頭要求。另外，半波整流電路中只用一只二極管，全波整流電路中要用兩只二極管，而橋式整流電路中則要用四只二極管。根據(jù)上述兩個(gè)特點(diǎn)，可以方便地分辨出三種整流電路的類型，但要注意以電源變壓器有無抽頭來分辨三種整流電路比較準(zhǔn)確。
4、在半波整流電路中，當(dāng)整流二極管截止時(shí)，交流電壓峰值全部加到二極管兩端。對于全波整流電路而言也是這樣，當(dāng)一只二極管導(dǎo)通時(shí)，另一只二極管截止，承受全部交流峰值電壓。所以對這兩種整流電路，要求電路的整流二極管其承受反向峰值電壓的能力較高；對于橋式整流電路而言，兩只二極管導(dǎo)通，另兩只二極管截止，它們串聯(lián)起來承受反向峰值電壓，在每只二極管兩端只有反向峰值電壓的一半，所以對這一電路中整流二極管承受反向峰值電壓的能力要求較低。
整流電路
6、在全波和橋式整流電路中，都將輸入交流電壓的負(fù)半周轉(zhuǎn)到正半周或?qū)⒄胫苻D(zhuǎn)到負(fù)半周，這一點(diǎn)與半波整流電路不同，在半波整流電路中，將輸入交流電壓一個(gè)半周切除。
7、在整流電路中，輸入交流電壓的幅值遠(yuǎn)大于二極管導(dǎo)通的管壓降，所以可將整流二極管的管壓降忽略不計(jì)。
9、分析上述整流電路時(shí)；主要用二極管的單向?qū)щ娞匦裕鞫O管的導(dǎo)通電壓由輸入交流電壓提供。
分類方式
按組成器件
可分為不可控電路、半控電路、全控電路三種
1）不可控整流電路完全由不可控二極管組成，電路結(jié)構(gòu)一定之后其直流整流電壓和交流電源電壓值的比是固定不變的。
3）在全控整流電路中，所有的整流元件都是可控的
，其輸出直流電壓的平均值及極性可以通過控制元件的導(dǎo)通狀況而得到調(diào)節(jié)，在這種電路中，功率既可以由電源向負(fù)載傳送，也可以由負(fù)載反饋給電源，即所謂的有源逆變。
按電路結(jié)構(gòu)
可分為零式電路和橋式電路
1）零式電路指帶零點(diǎn)或中性點(diǎn)的電路，又稱半波電路。它的特點(diǎn)所有整流元件的陰極(或陽極)都接到一個(gè)公共接點(diǎn)﹐向直流負(fù)載供電﹐負(fù)載的另一根線接到交流電源的零點(diǎn)。
2）橋式電路實(shí)際上是由兩個(gè)半波電路串聯(lián)而成，故又稱全波電路。
3、按電網(wǎng)交流輸入相數(shù)分為單相電路、三相電路和多相電路
2）三相整流電路是交流測由三相電源供電，負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動較小，容易濾波。三相可控整流電路有三相半波可控整流電路，三相半控橋式整流電路，三相全控橋式整流電路。因?yàn)槿嗾餮b置三相是平衡的﹐輸出的直流電壓和電流脈動小，對電網(wǎng)影響小，且控制滯后時(shí)間短，采用三相全控橋式整流電路時(shí)，輸出電壓交變分量的最低頻率是電網(wǎng)頻率的6倍，交流分量與直流分量之比也較小，因此濾波器的電感量比同容量的單相或三相半波電路小得多。另外，晶閘管的額定電壓值也較低。因此，這種電路適用于大功率變流裝置。
按電流方向
方向是單向或雙向，又分為單拍電路和雙拍電路。其中所有半波整流電路都是單拍電路，所有全波整流電路都是雙拍電路。
按引出方式
二級電路
2）橋式整流電路分：兩脈波（單相）橋式，六脈波（三相）橋式
3）帶平衡電抗器整流電路分：一次星形聯(lián)結(jié)的六脈波帶平衡電抗器電路（即雙反星帶平衡電抗器電路），一次角形聯(lián)結(jié)的六脈波帶平衡電抗器電路
4）十二相整流電路分：二次星、三角聯(lián)結(jié)，橋式并聯(lián)（帶
平衡電抗器）單機(jī)組十二脈波整流電路；二次星、三角聯(lián)結(jié)，橋式串聯(lián)十二脈波整流電路；橋式并聯(lián)等值十二脈波整流電路；雙反星形帶平衡電抗器等值十二脈波整流電路。
作用原理
半波整流電路
三相橋式全控電路
這種除去半周、圖下半周的整流方法，叫半波整流。不難看出，半波整流是以"犧牲"一半交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低（計(jì)算表明，整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值，即負(fù)載上的直流電壓
，此處注意是變壓器二次端口的有效值，而不是最大值。如變壓器得到
,取值為20 ）因此常用在高電壓、小電流的場合，而在一般無線電裝置中很少采用。
整流電路
全波整流電路
如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖5-3 是全波整流電路的電原理圖。
圖片
全波整流電路的工作原理，可用圖5-4 所示的波形圖說明。在
間內(nèi)， 對
為正向電壓， 導(dǎo)通，在上得到上正下負(fù)的電壓； 對為反向電壓， 不導(dǎo)通。在
時(shí)間內(nèi)， 對為正向電壓，導(dǎo)通，在
上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓； 對D1為反向電壓，D1 不導(dǎo)通。
橋式整流電路
橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成“橋”式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。
整流電路
如此重復(fù)下去，結(jié)果在Rfz ，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖5-6中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。
三相橋式全控電路TR為三相整流變壓器，其接線組別采用Y/Y-12。VT1~VT6為晶閘管元件，F(xiàn)U1~FU6為快速熔斷器。TS為三相同步變壓器，其接線組別采用△/Y-11。P端為集成化六脈沖觸發(fā)電路+24V電源輸出端，接脈沖變壓器一次繞組連接公共端。P1~P6端為集成化六脈沖觸發(fā)電路功放管V1~V6集電極輸出端，分別接脈沖變壓器一次繞組的另一端。UC端為移相控制電壓輸入端。
三相橋式半控電路
元件選擇
需要特別指出的是，二極管作為整流元件，要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。如選擇不當(dāng)，則或者不能安全工作，甚至燒了管子；或者大材小用，造成浪費(fèi)。
另外，在高電壓或大電流的情況下，如果手頭沒有承受高電壓或整定大電流的整流元件，可以把二極管串聯(lián)或并聯(lián)起來使用。
圖片
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相控整流電路
采用相位控制方式以實(shí)現(xiàn)負(fù)載端直流電能控制的可控整流電路。可控是因?yàn)檎髟褂镁哂锌刂乒δ艿木чl管。在這種電路中，只要適當(dāng)控制晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通瞬間的相位角，就能夠控制直流負(fù)載電壓的平均值。故稱為相控。
簡介
分類
相控整流電路分為單相、三相、多相整流電路3種。
基本要求
相控整流電路要求輸出電壓的可調(diào)控范圍要大，脈動要小，對交流電源、器件導(dǎo)電性能都有影響，而且變壓器也需要注意。
相控整流電路是通過交流側(cè)輸入的相數(shù)的控制來進(jìn)行整流控制的電路，整流兀件使用具有控制作用的晶閘管所以帶有可控性。
分類
單相整流電路
圖1a為單相半波可控整流電路。圖中ug為晶閘管的觸發(fā)脈沖，其工作過程如下：當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)，晶閘管不導(dǎo)通。在u2正半周時(shí)，不加觸發(fā)脈沖之前，晶閘管也不導(dǎo)通，只有加觸發(fā)脈沖之后，晶閘管才導(dǎo)通，這時(shí)負(fù)載Rd上流過電流。在電流為零時(shí)刻，晶閘管自動關(guān)斷，為下一次觸發(fā)導(dǎo)通作好準(zhǔn)備，如此循環(huán)往復(fù)，負(fù)載上得到脈動的直流電壓ud。晶閘管從開始承受正向電壓起到開始導(dǎo)通這一角度稱為控制
相控電路圖
角，以α表示。這樣，只要改變控制角α的大小，即改變觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時(shí)刻，就改變了直流輸出電壓的平均值。觸發(fā)脈沖總是在電源周期的同一特定時(shí)刻加到晶閘管的控制極上，所以，觸發(fā)脈沖和電源電壓在頻率和相位上要配合好，這種協(xié)調(diào)配合的關(guān)系稱為同步。圖1b為單相橋式可控整流電路。它與單相半波可控整流電路相比，其變壓器利用系數(shù)較高，直流側(cè)脈動的基波頻率為交流基波的二倍，故為小功率場合常用的整流電路之一。這里，脈波數(shù)P的概念很重要。所謂脈波數(shù)就是在交流電源的一個(gè)周期之內(nèi)直流側(cè)輸出波形的重復(fù)次數(shù)。通常脈波數(shù)越多，直流側(cè)輸出越平滑，交流側(cè)電流越接近正弦波。為了增加脈波數(shù)，可以增加交流側(cè)相數(shù)，但是，一般相數(shù)增加越多，各相的通電時(shí)間變得越短，這樣會使整流元件與整流變壓器副邊繞組的利用率變壞，使裝置體積變大，成本提高。圖1c為單相橋式半控整流電路，由于可控的晶閘管與不控的二極管混合組成，故稱半控。F稱續(xù)流二極管，若直流電壓變?yōu)樨?fù)值，它成為直流側(cè)環(huán)流的路徑，維持輸出電壓為零。
單相整流電路比較簡單，對觸發(fā)電路的要求較低，相位同步問題很簡單，調(diào)整也比較容易。但它的輸出直流電壓的紋波系數(shù)較大。由于它接在電網(wǎng)的一相上，易造成電網(wǎng)負(fù)載不平衡，所以一般只用于
以下的中小容量的設(shè)備上。如果負(fù)載較大，一般都用三相電路。
三相整流電路
當(dāng)整流容量較大，要求直流電壓脈動較小，對快速性有特殊要求的場合，應(yīng)考慮采用三相可控整流電路。這是因?yàn)槿嗾餮b置三相是平衡的，輸出的直流電壓和電流脈動小，對電網(wǎng)影響小，且控制滯后時(shí)間短。圖2為三相橋式全控整流電路及其輸出電壓波形。在理想情況下，電路在任何時(shí)刻都必須有兩個(gè)晶閘管導(dǎo)通，一個(gè)是共陽極組的，另一個(gè)是共陰級組的，只有它們同時(shí)導(dǎo)通才能形成導(dǎo)電回路。
的觸發(fā)脈沖互差60°。因此，電路每隔60°有一個(gè)晶閘管換流，導(dǎo)通次序?yàn)?→2→3→4→5→6，每個(gè)晶閘管導(dǎo)通120°。在整流電路合閘后，共陰極和共陽級組各有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通。因此，每個(gè)觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于60°、小于120°,或用兩個(gè)窄脈沖等效地代替大于60°的寬脈沖，即在向某一個(gè)晶閘管送出觸發(fā)脈沖的同時(shí)，向前一個(gè)元件補(bǔ)送一個(gè)脈沖，稱雙脈沖觸發(fā)。整流輸出電壓波形如圖2 所示。當(dāng)
導(dǎo)通時(shí),
；
導(dǎo)通時(shí)，
；同理，依次為ubc，uba，uca，ucb,均為線電壓的一部分，脈動頻率為300Hz,晶閘管
上的電壓u波形分為三段，在 導(dǎo)電的120°中，
（僅管壓降）；當(dāng)
導(dǎo)通， 受反向電壓關(guān)斷,
；T5導(dǎo)通時(shí),T3關(guān)斷，
。因此晶閘承受的最大正、反向電壓為線電壓的峰值。
多相整流電路
隨著整流電路的功率進(jìn)一步增大(如軋鋼電動機(jī)，功率達(dá)數(shù)兆瓦)，為了減輕對電網(wǎng)的干擾，特別是減輕整流電路高次諧波對電網(wǎng)的影響，可采用十二相、十八相、二十四相，乃至三十六相的多相整流電
多相整流電路
路。圖3a為兩組三相橋串聯(lián)組成的十二相整流電路。為了獲得十二相波形，每個(gè)波頭應(yīng)該錯(cuò)開30°。所以采用三繞組變壓器，次級的兩個(gè)繞組一個(gè)接成星形，另一個(gè)接成三角形，分別供給兩組三相橋。兩組整流橋串聯(lián)后再接到負(fù)載。由于兩組整流橋輸出的電壓的相位彼此差
，因此在負(fù)載上得到十二脈波的整流電壓，合成電壓中最低次諧波頻率為
，輸出電壓
,電流
。圖3b是兩組三相橋并聯(lián)組成大電流的十二相整流電路。兩橋變壓器次級繞組電壓依次相差30°。若兩組橋的交流線電壓相等，各自的控制角也相等，則兩組橋的整流平均電壓也相等，只要極性相符合，就可以并聯(lián)運(yùn)行。但是兩組整流電壓的瞬時(shí)值是不等的，兩組電源間會出現(xiàn)交流環(huán)流。為了限止環(huán)流，延長晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，需要加入平衡電抗器，輸出電壓
,電流
。
采用多相整流電路能改善功率因數(shù)，提高脈動頻率，使變壓器初級電流的波形更接近正弦波，從而顯著減少諧波的影響。理論上，隨著相數(shù)的增加，可進(jìn)一步削弱諧波的影響。但這樣做增加了設(shè)備費(fèi)用，在技術(shù)上對精確地得到相同的控制角提出了較嚴(yán)格的要求。因而需對方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行全面分析，最后作出選擇。
選擇整流電路
選擇整流電路時(shí)，主要從電性能好、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、對電網(wǎng)影響小等方面考慮，合理選用。
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