相控整流电路
简介采用相位控制方式以实现负载端直流电能控制的可控整流电路。可控是因为整流元件使用具有控制功能的晶闸管。在这种电路中，只要适当控制晶闸管触发导通瞬间的相位角，就能够控制直流负载电压的平均值。故称为相控。
分类
相控整流电路分为单相、三相、多相整流电路3种。
单相整流电路图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。
三相整流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。
多相整流电路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。