常用晶闸管整流电路及其特点

整流电路是出现最早、应用最广的电力电子电路。功率可从电网流向负载、将交流电变换为固定或可调的直流电称为“整流”，即AC/DC 变换器；反之，功率可从负载流向电网、将直流电变换为交流电称为“有源逆变”，即DC/AC 变换器。有源逆变电路可以看成是整流电路的另外一种工作方式，同一装置既可工作在整流状态，又可工作在逆变状态。

整流电路的形式多种多样，如按交流侧输入电源，可分为单相可控整流电路、三相可控整流电路以及多相可控整流电路；如按变压器次级绕组工作情况，可分为半波整流电路和桥式整流电路两种；如按控制方式，可分为相控式整流电路和斩控式整流电路。

各种整流电路都能实现AC/DC 变换，但其性能差别却很大。衡量整流电路最基本的性能指标如下：

①电压波形系数。整流输出电压有效值与平均值之比称为电压波形系数。它只是反映有效值与平均值的关系，以利于在一定条件下进行换算。

②电压纹波系数。整流输出电压中除直流平均值电压外，还含有交流谐波电压，交流谐波分量有效值（称为纹波电压）与输出电压直流平均值之比称为电压纹波系数。简单地说，就是直流电压中交流成分的峰峰值。它会为系统带来噪声。

③电压脉动系数。n 次谐波幅值与输出电压直流平均值之比称为电压脉动系数。

④变压器利用系数。整流输出直流功率平均值与整流变压器二次侧视在功率之比称为变压器利用系数。

⑤输入电流总畸变率。输入电流中所有谐波电流有效值与基波电流有效值之比称为输入电流总畸变率。

⑥输入功率因数。交流电源输入有功功率与其视在功率之比称为输入功率因数。(www.xing528.com)

本章着重讨论几种最常用的晶闸管整流电路。讨论整流电路时，离不开电路所带负载性质，不同性质的负载对于整流电路输出的电压、电流波形均有很大影响。常见负载的性质大致分为以下几种：

①电阻性负载。如电阻加热炉、电解、电镀和电焊等都属于电阻性负载，它的特点是电压与电流成正比，两者波形形状相同。

②电感性负载。各种电机的励磁绕组，以及经电抗器滤波的负载都属于电感性负载。大电感性负载一般指电感性负载回路中，电抗值比电阻值大得多（10 倍以上），它的特点是负载电流波形连续，近似一条直线。

③电容性负载。整流输出端接大电容滤波的情况就属于电容性负载。其特点是当晶闸管刚一触发导通时便有很大的充电电流流过。电流波形呈尖峰状。为了避免晶闸管因遭受过大的电流上升率而损坏，一般情况下不宜在整流输出端直接接大电容。

④反电动势负载。当整流装置输出供蓄电池充电或给直流电动机供电时就为反电动势负载。因负载存在反电动势，所以只有当输出电压大于反电动势时晶闸管才可能导通，电流波形也有较大的脉动。

实际上，单纯的某一种性质的负载是很少的。例如直流电动机，除有反电动势外，它的电枢有电感，有时为了使电流波形更平整，还特地串联一个平波电抗器。当串联的电抗器电感量较大时，尽管实际负载是反电动势性质，但整流电路的工作情况已经接近于电感性负载，所以确定负载性质必须根据实际情况具体分析。

在分析整流电路时，常通过波形分析法来讨论电路的工作原理和定量计算等。根据电路中开关器件通断状态及交流电源电压波形和负载的性质，分析其输出直流电压、电路中各元器件的电压和电流波形，最后得到整流输出电压与移相控制角之间的关系。为便于分析，通常假定电源系统、变压器和晶闸管都是理想特性。在理想条件下得出的结论，一般都适合实际电路。

本章首先讨论最基本、最常用的几种单相、三相可控整流电路，分析和研究其工作原理、基本数量关系以及负载性质对整流电路的影响，然后分析变压器漏抗对整流电路的影响。在此基础上，对目前应用广泛的电容滤波的不可控整流电路、有源逆变电路和大功率可控整流电路进行分析和讨论。