单相半波可控整流器在电力系统中的应用

如图2-3所示，整流器采用可控开关（全控或半控）取代简单二极管（不可控开关）。整流器输入是单相供电电压，输出波形是输入电压的半波形，因此这种整流器称为单相半波可控整流器。类似于不可控整流器，可控整流器的运行根据不同负载情况和运行模式进行说明。

图2-3 阻性负载下的单相半波可控整流器

这里负载是纯电阻，开关是硅可控整流器（SCR）或晶闸管。晶闸管只有在其门极得到信号，且为正向偏置才导通。一旦门极得到信号，晶闸管开始导通。在电流降为零或反向偏置时，晶闸管关断。图2-4描述了纯电阻负载下整流电路的功率级和运行模式。在输入电压的首半周期，即使晶闸管正向偏置，但没有收到门极信号时，晶闸管仍然不会导通。因此，此时输出电流为零，输出电压也为零。触发延迟角为α时给门极信号，晶闸管开始导通。此时，输出电压等于供电电压，输出电流等于输出电压除以负载电阻。这种状态会持续半个周期。之后，供电电压为负，晶闸管反向偏置。如上面所提到的，晶闸管一旦反向偏置，将立即关断，无输出电流和输出电压。晶闸管只有在下一个门极信号施加时再次导通，依次顺序运行。图2-5描述了输入和输出波形。

图2-4 电路结构(www.xing528.com)

a）晶闸管导通 b）晶闸管关断

对于感性负载，在输入电压的第1个半周，晶闸管正向偏置，等待导通。一施加了门极信号，晶闸管就将开始导通。一旦晶闸管被触发，负载上就出现输入电压，此时，电流流过开关和负载。电感在这个过程中储存能量。在半周末，电感电流不为零，电流不得不流过电路中的开关。直到电感电流为零，电源电压将继续出现在整流器的输出端。当电流为零，晶闸管将反向偏置。输出电压保持零，直至SCR再次触发。

图2-5 输入电压和输出电压以及电流波形

对于内部电池负载，当晶闸管没有被触发时，输出电流为零，输出电压等于电池电压。这里最重要的一点就是在输入电压小于电池电压之前，即使触发晶闸管，由于其仍反向偏置，将不会导通。一旦输入电压或电源电压高于电池电压，开关等待导通。当晶闸管被触发时，电流开始流过负载，能量将储存在电感中。一旦负载电流为零，开关将关断，输出电压不会高于电源电压。但是电流一旦变为零，电压将会有一个从电源电压到电池电压的跳变。输出电压将会保持在这个电压，直至开关再次被触发。一旦开关触发，则整个过程将会重复。