单相全控桥式相控整流器（阻感性负载）优化方案

单相半波相控整流器明显的缺点是整流输出电压低，电压电流脉动大，变压器的利用率低，输出功率小等。为了较好地满足负载的需要，在一般中、小容量的晶闸管整流装置中，较多地采用单相桥式相控整流器。单相桥式相控整流器又分为全控桥和半控桥相控整流器，根据负载性质可分为电阻性负载、电感性负载和反电动势负载。本小节分析具有阻感性负载单相全控桥式（阻感性负载）相控整流器的整流电路。

单相全控桥式晶闸管相控整流电路（阻感性负载）的接线图如图3-16a所示。如果电感较大且电流连续，电路进入稳定工作时的电压、电流波形如图3-16b～e所示。

1.工作原理

当u₂为正半波时，晶闸管VT₁、VT₄承受正向电压。在ωt₁时刻对晶闸管VT₁和VT₄同时施加触发脉冲电压U_g1和U_g4，VT₁和VT₄同时导通。如在ωt₁时的起始电流i_on=i_d，电流i_d在此基础上逐渐上升，整流电压u_d=u₂，i_T1=i_T4=i_d，波形如图3-16c、d所示。当电压u₂过零进入负半波时，由于i_d处于下降阶段，因而在电感L上产生自感电动势e_L为上负下正，使晶闸管VT₁和VT₄在e_L作用下，仍受正向电压而继续导通，u_d=u₂，整流电压u_d出现负值，如图3-16c中π～ωt₂区间所示波形。在ωt₂时刻，对晶闸管VT₂和VT₃同时施加触发脉冲U_g2和U_g3，使VT₂和VT₃同时导通，同时使VT₁和VT₄受反压而关断，负载电流i_d由VT₁和VT₄换到VT₂和VT₃，这个过程叫换相。换相后整流电流i_d=i_T2=i_T3，整流电压u_d=-u₂，即为u₂负半波的反向，如图3-16c中ωt₂～2π区间所示波形。到第二个周期的ωt₃=2π+α时刻，VT₁和VT₄又得到触发，重复上述过程，如此循环下去。电路稳态工作时换相的起始值I_on和终了值I_off相等，如图3-16d所示。在i_d上升时电感L储能，i_d下降时电感L放能，在每个周期内电感的储能和放能相等，电感L两端电压u_L=u₂-u_R，如图3-16c所示。电路起动过程电流的波形如图3-16f所示。

如果电路参数ωL＞＞R_d，电流波形可以看成是一条和坐标横轴平行的直线，i_d≈I_d，如图3-17所示。

图3-16 单相全控桥式晶闸管相控整流电路（阻感性负载）稳态工作及电流建立过程

图3-17 ωL＞＞R_d时的整流电压、电流波形

当α＞90°时，整流电压u_d和整流电流i_d波形出现间断，如图3-18所示。

2.数量关系(www.xing528.com)

当电感足够大，满足ωL＞＞R_d时，i_d可看成一条直线，数量关系的计算应按图3-17所示波形进行。

1）整流平均电压U_d、平均电流I_d的计算：

由式（3-46）可知，当α=90°时，U_d=0。因此，对于大电感负载的单相全控桥式相控整流电路，电流i_d连续时的移相范围为α=0°～90°。

图3-18 单相全控桥式晶闸管相控整流电路，大电感负载、α＞90°时的电压、电流波形

2）晶闸管的平均电流I_dT、有效值I_T的计算：

3）变压器二次绕组的电流有效值I₂的计算：