整流电路按组成的器件不同可分为不可控整流电路、半控整流电路和全控整流电路;按电路结构形式可分为桥式整流电路和零式(如半波)整流电路;按交流输入相数不同可分为单相整流电路和多相整流电路;按变压器二次侧的电流方向可分为单向整流电路和双向整流电路。
一、单相半波可控整流电路
单相半波可控整流电路的电路图及波形图如下图所示。该电路交流输入为单相,直流输出电压波形只在交流输入的正半周内出现,故称为单相半波可控整流电路。其特点是电压和电流成正比,两者波形相同。
1、在上图0~ωt1期间,可控硅承受正向阳极电压,触发电路未送入门极触发脉冲,所以可控硅保持阻断状态,无直流电压输出。
2、在ωt1时刻,触发电路送出触发脉冲(电压为ug),可控硅被触发导通,若管压降忽略不计,负载RL两端电压就是变压器次级电压u2,负载电流iL的波形与uL的波形相似。当ωt=π时,ug下降到零,可控硅电流也下降到零而关断,电路无输出。
3、在u2的负半周,即ωt在π~2π时,可控硅承受反向电压,处于反向阻断状态,负载两端电压uL为零。
4、在单相整流电路中,从可控硅开始承受正向电压的时刻起,到触发导通时所对应的电角度叫控制角,也称移相角,用符号α表示。在上图的波形图中,0~ωt1期间所对应的电角度为α。
5、把可控硅在一个周期内导通的电角度叫导通角,用符号θ表示,在上图的波形图中,ωt1~π所对应的电角度为θ。
6、由上图可以看出,在单相半波整流电路中,控制角α越小,导通角θ越大,负载电压、电流的平均值就越大[U0=0.45U2(1+cosα)/2;I0=U0/RL],所以,改变控制角α的大小,就可以改变输出电压值,达到调压的目的。
二、单相桥式半控整流电路
下图所示为单相半控桥式整流电路,其中可控硅VT3、VT4的阴极连在一起,为共阴极接法,二极管D1、D2的阳极连在一起,为共阳极接法。
1、如上图所示,当u2处于正半周且电角度ωt为控制角α时,触发可控硅。由于D2正偏导通,VT3承受正向电压,所以D2与VT3就导通,此时负载电压uL=u2,在ωt=π时, VT3、D2关断。
2、当u2处于负半周时,将以相同的控制角触发可控硅,VT4与D1导通,直到ωt=2π时, iL=0,VT4关断,负载电阻的电压波形图上得到一个缺角全波电压波形。
3、当α突然增大至180°或触发脉冲丢失时,会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况,这使uL成为正弦半波,即半周期uL为正弦,另外半周期uL为零,其平均值保持恒定,相当于单相半波不可控整流电路的波形,称为失控。要消除失控问题可在负载两端并联续流二极管。
4、单相桥式半控整流电路中可控硅及二极管承受的最大正、反向电压均为√2U2 (U2为电源电压峰值)。
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