楊晗 郭銳* 沈陽工學院 信息與控制學院

1 前言

單相橋式全控整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其效率高原理及結(jié)構(gòu)簡單在單相整流電路中應(yīng)用最多。

本文以單相，三相橋式全控整流電路為研究對象，介紹了單（三）相橋式全控整流電路的工作原理，從總電路出發(fā)選擇適當?shù)木чl管觸發(fā)電路，并設(shè)計保護電路使電路安全有效的運行，最終達到整流目的。并對MATLAB中電力電子仿真所需要的電力系統(tǒng)模塊做了簡要的說明，在此基礎(chǔ)上運用MATLAB軟件中Simulink模塊對主電路的仿真進行了設(shè)計，實現(xiàn)了對單相橋式全控整流電路的仿真，并對仿真結(jié)果進行分析。

2 單相半波整流電路工作原理

在電源電壓正半周，晶閘管承受正向電壓，在ct=a處觸發(fā)晶閘管，晶閘管開始導通; 負載上的電壓等于變壓器輸出電壓U2。在ot=t時刻，電源電壓過零，晶閘管電流小于維持電流而關(guān)斷，負載電流為零。在電源電壓負半周，u.<0,晶閘管承受反向電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)，負載電流為零，負載上沒有輸出電壓，直到電源

電壓UZ的下一周期，直流輸出電壓ua和負載電流i的波形相位相同。通過改變觸發(fā)角a的大小，直流輸出電壓ua的波形發(fā)生變化，負載上的輸出電壓平均值發(fā)生變化，顯然a=180時，Ug=0。由于晶閘管只在電源電壓正半波內(nèi)導通，輸出電壓ug為極性不變但瞬時值變化的脈動直流，故稱“半波”整流。

2.1 單相橋式全控整流電路

橋式整流是對二極管半波整流的一種改進。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為標準正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負半部分則損失掉。橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。橋式整流是交流電轉(zhuǎn)換成直流電的第一個步驟。

橋式整流器是由多只整流二極管作橋式連接，外用絕緣塑料封裝而成，大功率橋式整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強散熱。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整流效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從0.5A到50A，最高反向峰值電壓從50V到1000V

2.2 單相橋式全控整流電路工作原理

當整流電壓的瞬時值du小于反電勢E 時，晶閘管承受反壓而關(guān)斷，這使得晶閘管導通角減小。晶閘管導通時，ud=u2，晶閘管關(guān)斷時，ud=E。與電阻負載相比晶閘管提前了電角度δ停止導電，δ稱作停止導電角。

若α<δ時，觸發(fā)脈沖到來時，晶閘管承受負電壓，不可能導通。為了使晶閘管可靠導通，要求觸發(fā)脈沖有足夠的寬度，保證當晶閘管開始承受正電壓時，觸發(fā)脈沖仍然存在。這樣，相當于觸發(fā)角被推遲，即α=δ。

3 三相半波可控整流電路工作原理

在ωt1-ωt2區(qū)間，有Uu＞Uv，Uu＞Uw，U相電壓最高，VT1承受正向電壓，在ωt1時刻觸發(fā)VT1導通，導通角θ=120°，輸出電壓Ud=Uu。其他兩個晶閘管承受反向電壓而不能導通。VT1通過的電流It1與變壓器二次側(cè)u相電流波形相同，大小相等，可在負載電阻R兩端測試。

在ωt2-ωt3區(qū)間，有Uv＞Uu，V相電壓最高，VT2承受正向電壓，在ωt2時 刻觸發(fā)VT2導通，Ud=Uv。VT1兩端電壓Ut1=Uu-Uv=Uuv＜0，晶閘管VT1承受反向電壓關(guān)斷。

在ωt3-ωt4區(qū)間，有Uw＞Uv，W相電壓最高，VT3承受正向電壓，在ωt3時刻觸發(fā)VT3導通，Ud=Uw。VT2兩端電壓Ut2=Uv-Uw=Uvw＜0，晶閘管 VT2承受反向電壓關(guān)斷。在VT3導通期間VT1兩端電壓Ut1=Uu-Uw=Uuw＜0。這樣在一個周期內(nèi)，VT1只導通120°，在其余240°時間承受反向電 壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。

3.1 三相半波可控整流電路原理圖

圖3.1 三相半波可控整流電路原理圖

3.2 三相有源逆變電路工作原理

當ɑ>90°時Id的方向如圖4.1所示，Em的極性與晶閘管的導通方向一致，且│Em│>│Ud│，此時的Ud極性為負，電流由直流側(cè)送到交流側(cè)，電網(wǎng)吸收功率，實現(xiàn)逆變 .

[1]王楠，沈倪勇，莫正康，電力電子應(yīng)用技術(shù)【M】.4版.北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[2]浣喜明，耀為正.電力電子技術(shù)【M】.3版.北京：高等教育出版社，2011.