如何优化单相半波可控整流电路？

如图6-7a所示，电路由晶闸管VT、负载电阻R_L、单相整流变压器TR组成。u₁和u₂是整流变压器一次侧和二次侧的正弦交流电压，晶闸管门极加上脉冲电压u_G。因负载为电阻R_L，则负载上的电压u_L和流过负载的电流i_L相位相同。

若整流变压器二次电压u₂的正方向如图6-7a所示，则在门极不加触发脉冲u_G时，无论电压u₂如何变化，晶闸管均不导通，负载上的电压、电流均为零。

如在ωt=0、2π、…、2nπ时刻，引入门极触发脉冲u_G，则VT在u₂的正半周内导通，负半周内关断，电路工作情形与二极管半波整流电路完全相同。此时，负载R_L上得到的直流平均电压最大。

如在ωt=ωt₁、2π+ωt₁、…、2nπ+ωt₁时刻，引入门极触发脉冲u_G，则VT在u₂正半周的π-ωt₁电角度内导通。若不计晶闸管的管压降，负载R_L两端可获得变压器二次电压u₂，同时，有与u₂同相位的电流流过负载。在u₂的负半周内，晶闸管因承受反向阳极电压而关断，负载R_L上的电压、电流均为零。门极电压u_G、变压器二次电压u₂、负载上输出电压u_L的波形如图6-7b所示。由图可见，在VT承受正向电压的时间内，如果改变门极触发脉冲的输入时刻，负载上得到的电压波形就会随之而改变，这样就能控制负载上输出电压u_L的大小。

图6-7 单相半波可控整流电路

a）电路 b）波形

我们把从晶闸管开始承受正向电压到触发脉冲出现之间的电角度称为触发延迟角，用α表示。晶闸管在交流电u₂的一个周期内导通的电角度称为导通角，用θ表示。显然，在单相半波可控整流电路中，α+θ=π。触发延迟角α的变化范围称为移相范围。在单相半波可控整流电路中，移相范围是0～π，在α=0时，导通用θ=π，此时输出最大电压，称为晶闸管全导通。α=π时，输出电压为零，称为晶闸管全封闭。α减小，θ增加，u_L就增大；反之，α增大，θ减小，u_L就减小。

通过上述分析可知，单相半波可控整流电路输出电压的大小与触发延迟角α有关，经过计算可以得到输出电压的平均值为

式中 U₂——变压器二次电压的有效值。(www.xing528.com)

负载上通过的平均电流为

晶闸管两端承受的最高正、反向电压为变压器二次电压的峰值。

例6-1 有一电阻性负载要求一直流电源，电压平均值为60V，负载大小为10Ω。若这个直流电源由单相半波可控整流电路构成，由220V交流电网供电时，试计算晶闸管的导通角和晶闸管中通过的电流平均值。

解 因U_L=60V，由式（6-1）可得

导通角 θ=π-α=180°-78°=102°

因晶闸管与负载串联，所以晶闸管中通过的电流平均值与流过负载的电流平均值相等，即

单相半波可控整流电路虽然调整方便，但电路的输出电压较小，电压波形较差，而且变压器的整流效率低。因此，这种电路只适用于要求较低的小容量可控整流设备。