相控整流电路选择

对于整流电路的选择，有多个可以考虑的力一而。通常情况下，在对其进行选择时，一般可以考虑其电性能的好坏，其设计的情况是结构简单还是结构复杂，在经济适用性力一而，还应考虑是否是物美价廉型的，在其副作用力一而，可以考虑其对电网的影响效果，是大还是小等。结合这些多力一而的因素，综合考虑，相信可以合理选用，得到理想的结果。

整流电路整流输出电压是脉动的直流电压，整流输出电流波形对十大电感负载是平直的，但对十电阻、小电感负载仍然是脉动的。同时，交流电源的电流波形，即整流变压器二次电流波形是畸变的、非正弦的。在非正弦电路中，有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同。公用电网中，通常电压的波形畸变很小，但电流波形的畸变可能很大，因此研究电压波形为正弦波，电流波形为非正弦波有实际意义。通常脉波数越多，直流侧输出越平滑，交流侧电流越接近正弦波。为了增加脉波数，可以增加交流侧相数，但是，一般相数增加越多，各相的通电时间变得越短，这样会使整流兀件与整流变压器副边绕组的利用率变坏，使装置体积变大，成本提高。

谐波和功率因数对电网的影响:

电力电子装置产生谐波，对公用电网产生危害:使供电电源电压和电流波形畸变。供电电源电压和电流波形不但影响电网的其他用户，也会祸及电力电子装置木身，例如同步电压畸变将使触发角不稳定，导致整流波形不规则。增大负载和线路的电流，占用电源的容量，使电网中的元件产生附加损耗，功率因数下降，效率降低。谐波对电动机不产生负载转矩，引起附加谐波损耗与发热，缩短设备使用寿命。对临近的通信系统产生干扰。由十开关过程的快速性等因素，在高电压大电流下，在一定范围内将产生电磁干扰，影响通信设备的正常工作。并联在电源上用于补偿功率囚数的电容器过热。因为电容器的高频阻抗低，很容易通过大量的谐波电流，造成高次谐波电流放大，严重的谐波过载会损坏电容器。可能产生谐波谐振过电压使谐波放大，引起电缆击穿事故。谐波的负序特性容易使继电保护和自动装置等敏感元件误动作。使测量仪表的精度降低。大量的3次谐波和3的倍数次谐波流过中性线，会使线路中线过载。

电力电子装置消耗无功功率，会对公用电网带来不利影响:导致视在功率的增加，从而增加了电源的容量。使总电流增加，从而使线路的损耗增加。冲击性无功负载会使电网电压

剧烈波动。提高功率囚数的途径卞要有:选择合适的输入电压，在满足控制和调节范围的情况下尽可能减小控制角a。增加整流相数，改善交流电流的波形，减少谐波成分。设置补偿电容器和滤波器。采用高功率因数的整流电路，如PWM整流电路。

图1a为单相半波可控整流电路。图中ug为晶闸管的触发脉冲，其工作过程如下:当u2负半周时，晶闸管不导通。在u2正半周时，不加触发脉冲之前，晶闸管也不导通，只有加触发脉冲之后，晶闸管才导通，这时负载Rd上流过电流。在电流为零时刻，晶闸管自动关断，为下一次触发导通作好准备，如此循环往复，负载上得到脉动的直流电压ud。晶闸管从开始承受正向电压起到开始导通这一角度称为控制 角，以α表示。这样，只要改变控制角α的大小，即改变触发脉冲出现的时刻，就改变了直流输出电压的平均值。触发脉冲总是在电源周期的同一特定时刻加到晶闸管的控制极上，所以，触发脉冲和电源电压在频率和相位上要配合好，这种协调配合的关系称为同步。图1b为单相桥式可控整流电路。它与单相半波可控整流电路相比，其变压器利用系数较高，直流侧脉动的基波频率为交流基波的二倍，故为小功率场合常用的整流电路之一。 这里，脉波数P的概念很重要。所谓脉波数就是在交流电源的一个周期之内直流侧输出波形的重复次数。通常脉波数越多，直流侧输出越平滑，交流侧电流越接近正弦波。为了增加脉波数，可以增加交流侧相数,但是， 一般相数增加越多，各相的通电时间变得越短，这样会使整流元件与整流变压器副边绕组的利用率变坏，使装置体积变大，成本提高。图1c为单相桥式半控整流电路，由于可控的晶闸管与不控的二极管混合组成,故称半控。F称续流二极管，若直流电压变为负值，它成为直流侧环流的路径，维持输出电压为零。

单相整流电路比较简单,对触发电路的要求较低,相位同步问题很简单，调整也比较容易。但它的输出直流电压的纹波系数较大。由于它接在电网的一相上，易造成电网负载不平衡,所以一般只用于4kW以下的中小容量的设备上。如果负载较大，一般都用三相电路。

当整流容量较大，要求直流电压脉动较小,对快速性有特殊要求的场合,应考虑采用三相可控整流电路。这是因为三相整流装置三相是平衡的，输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响小，且控制滞后时间短。图2为三相桥式全控整流电路及其输出电压波形。在理想情况下，电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，一个是共阳极组的,另一个是共阴级组的,只有它们同时导通才能形成导电回路。T1、T2、T3、T4、T5、T6的触发脉冲互差60°。因此,电路每隔60°有一个晶闸管换流，导通次序为1→2→3→4→5→6，每个晶闸管导通120°。在整流电路合闸后,共阴极和共阳级组各有一个晶闸管导通。因此,每个触发脉冲的宽度应大于60°、小于120°,或用两个窄脉冲等效地代替大于60°的宽脉冲，即在向某一个晶闸管送出触发脉冲的同时,向前一个元件补送一个脉冲,称双脉冲触发。整流输出电压波形如图2 所示。当T1、T6导通时,ud=uab;T1、T2导通时，ud=uac;同理，依次为ubc，uba，uca，ucb,均为线电压的一部分，脉动频率为300Hz,晶闸管T1上的电压uT1波形分为三段，在T1导电的120°中，uT1=0(仅管压降);当T3导通，T1受反向电压关断,uT1=uab;T5导通时,T3关断，uT1=uac。因此晶闸承受的最大正、反向电压为线电压的峰值。

采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍,交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。另外，晶闸管的额定电压值也较低。因此，这种电路适用于大功率变流装置。

随着整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机，功率达数兆瓦)，为了减轻对电网的干扰，特别是减轻整流电路高次谐波对电网的影响，可采用十二相、十八相、二十四相，乃至三十六相的多相整流电 路。图3a为两组三相桥串联组成的十二相整流电路。为了获得十二相波形，每个波头应该错开30°。所以采用三绕组变压器，次级的两个绕组一个接成星形，另一个接成三角形，分别供给两组三相桥。两组整流桥串联后再接到负载。由于两组整流桥输出的电压的相位彼此差30°，因此在负载上得到十二脉波的整流电压,合成电压中最低次谐波频率为600Hz，输出电压ud=ud1+ud2,电流id=id1=id2。图3b是两组三相桥并联组成大电流的十二相整流电路。两桥变压器次级绕组电压依次相差30°。若两组桥的交流线电压相等,各自的控制角也相等,则两组桥的整流平均电压也相等,只要极性相符合,就可以并联运行。但是两组整流电压的瞬时值是不等的，两组电源间会出现交流环流。为了限止环流,延长晶闸管的导通时间,需要加入平衡电抗器,输出电压ud=(ud1+ud2)/2,电流id=id1+id2。

采用多相整流电路能改善功率因数，提高脉动频率，使变压器初级电流的波形更接近正弦波，从而显著减少谐波的影响。理论上，随着相数的增加，可进一步削弱谐波的影响。但这样做增加了设备费用，在技术上对精确地得到相同的控制角提出了较严格的要求。因而需对方案的技术经济指标进行全面分析，最后作出选择。

选择整流电路时，主要从电性能好、结构简单、经济实用、对电网影响小等方面考虑，合理选用。

相控整流电路要求输出电压的可调控范围要大，脉动要小，对交流电源、器件导电性能都有影响，而且变压器也需要注意。

相控整流电路是通过交流侧输入的相数的控制来进行整流控制的电路，整流兀件使用具有控制作用的晶闸管所以带有可控性。

① 三相全控桥式可控整流电路。② 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路。

③ 变压器原边交流调压，副边二极管整流电路。④ 三相零式整流电路。

⑤ 三相半控桥式可控整流电路。⑥ 三相交流相控调压电路⑦三相五柱式双反星形可控硅整流电路