單相全波可控整流電路的分析

楊桂華

摘 要：介紹單相全波可控整流電路，設(shè)計其主電路及控制電路，簡述晶閘管的觸發(fā)過程，敘述其工作原理。

關(guān)鍵詞：單相全波可控整流電路；主電路；控制電路；晶閘管；工作原理

整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它的作用是將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芄┙o直流用電設(shè)備。整流電路的應(yīng)用十分廣泛，例如直流電動機，電鍍、電解電源，同步發(fā)電機勵磁，通信系統(tǒng)電源等。

1系統(tǒng)介紹

單相全波可控整流電路是一種實用的單相可控整流電路，又稱單相雙半波可控整流電路。

該電路主要由四部分構(gòu)成，分別為電源，過電保護(hù)電路，整流電路和觸發(fā)電路構(gòu)成。輸入的信號經(jīng)變壓器變壓后通過過電保護(hù)電路，保證電路出現(xiàn)過載或短路故障時，不至于傷害到晶閘管和負(fù)載 。在電路中還加了防雷擊的保護(hù)電路，然后將經(jīng)變壓和保護(hù)后的信號輸入整流電路中，整流電路中的晶閘管在發(fā)出信號的作用下動作，以發(fā)揮整流電路的整流作用。

在電路中，過電保護(hù)部分我們分別選擇快速熔斷器做過流保護(hù)，而過電壓保護(hù)則采用RC電路。這部分的選擇主要考慮到電路的簡單性，所以采用這樣的電路保護(hù)部分。

學(xué)習(xí)整流電路的工作原理時，要根據(jù)電路中開關(guān)器件通、斷狀態(tài)及交流電源電壓波形和負(fù)載的性質(zhì)，分析其輸出電壓、電路中各元器件的電壓及電流波形。

2電路分析

2.1主電路分析

單相全波可控整流電路圖如圖1.1

變壓器T帶中心抽頭，在U2正半周，VT1工作，變壓器二次繞組上半部分流過電流。若在時觸發(fā)，VT1導(dǎo)通，電流經(jīng)VT1、阻感負(fù)載和T二次側(cè)中心抽頭形成回路，但由于大電感的存在，U2過零變負(fù)時，電感上的感應(yīng)電動勢使VT1繼續(xù)導(dǎo)通，直到VT2被觸發(fā)時，VT1承受反向電壓而截止，輸出電壓波形出現(xiàn)了負(fù)值部分；在U2負(fù)半周，VT2工作，變壓器二次繞組下半部分流過反方向的電流，在時觸發(fā)，VT2導(dǎo)通，負(fù)載電流從VT1 換流至VT2中。在wt=2π，電壓U2過零時，VT2因電感中的感應(yīng)電動勢一直導(dǎo)通，直到下個周期VT1導(dǎo)通。此后重復(fù)以上過程。

2.2控制分析

為了保證晶閘管電路正常、可靠的工作，觸發(fā)電路必須滿足以下要求：

①觸發(fā)脈沖有足夠的寬度；

②觸發(fā)脈沖有足夠的幅度；

③觸發(fā)脈沖有合適的觸發(fā)功率；

④觸發(fā)脈沖應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。

根據(jù)任務(wù)要求，由于整流器采用的是晶閘管，因此采用晶閘管直接觸發(fā)電路。此電路是同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路，輸出為單窄脈沖，也可為雙窄脈沖。本設(shè)計采用單窄脈沖，電路可分為三個基本環(huán)節(jié)：脈沖的形成與放大，鋸齒波的形成和脈沖移相，同步環(huán)節(jié)。此外電路中還有強觸發(fā)和雙窄脈沖的形成環(huán)節(jié)?，F(xiàn)重點介紹脈沖形成，脈沖移相，同步等環(huán)節(jié)。

有同步變壓器副邊輸出交流同步電壓，經(jīng)VD半波整流，再由穩(wěn)壓管V1、V2進(jìn)行消波，從而得到梯形波電壓，其過零點與電源電壓的過零點同步，梯形波通過R7及等效可變電阻V5向電容C1充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到單結(jié)晶體管的峰值電壓是，單結(jié)晶體管V6導(dǎo)通，電容通過脈沖變壓器原邊放電，脈沖變壓器副邊輸出脈沖。同時由于放電時間常數(shù)很小，C1兩端的電壓很快下降到單結(jié)晶體管的谷點電壓，使V6關(guān)斷，C1再次充電，周而復(fù)始，在電容C1兩端出現(xiàn)鋸齒波形，在脈沖變壓器副邊輸出尖脈沖。在一個梯形波周期內(nèi)，V6可能導(dǎo)通、關(guān)斷多次，但只有輸出的第一個觸發(fā)脈沖對晶閘管的觸發(fā)時刻起作用。充電時間常數(shù)由電容C1和等效電阻決定，調(diào)節(jié)RP1改變C1的充電時間，控制第一個尖脈沖的出現(xiàn)時刻，實現(xiàn)脈沖的移相控制。電位器RP1已裝在面板上，同步信號已在內(nèi)部接好，所有的測試信號都在面板上引出。

3結(jié)束語

本文總結(jié)了單相全波可控整流電路主電路和控制電路的工作過程，通過分析單結(jié)晶體管的觸發(fā)過程，達(dá)到整流的效果。

（作者單位：遼寧工貿(mào)學(xué)校）