最常見的交流到直流整流方案

整流器是一種電子設備，旨在將電能從交流電轉換為直流電。整流器基於單側導電的半導體器件——二極管和晶閘管。

在低負載功率（高達數百瓦）下，使用單相整流器將交流電轉換為直流電。此類整流器設計用於為各種直流電電子設備、中小功率直流電動機的勵磁繞組等供電。

為了更容易理解整流電路的工作原理，我們將從整流器工作在電阻負載上的計算著手。

單相半波（單週期）整流電路

圖 1 顯示了最簡單的整流電路。該電路包含連接在變壓器次級繞組和負載之間的整流器。

圖 1 - 單相半波整流器：a) 電路 - 二極管開路，b) 電路 - 二極管閉合，c) 工作時序圖

電壓u2以正弦方式變化，即包含正半波和負半波（半週期）。當正電位施加到二極管 VD 的陽極時，負載電路中的電流僅在正半週期內通過（圖 1，a）。隨著電壓 u2 的反極性，二極管閉合，負載中的電流不流動，但反向電壓 Urev 被施加到二極管（圖 1，b）。

澈。只有一個次級繞組電壓的半波通過負載釋放。負載中的電流僅在一個方向上流動並且是直流電，儘管它具有脈動特性（圖 1，c）。這種形式的電壓（電流）稱為直流脈衝。

整流後的電壓和電流包含直流（有用）分量和交流分量（紋波）。整流器運行的質量方面是通過有用成分與電壓和電流激勵之間的關係來評估的。該電路的紋波係數為 1.57。 Un = 0.45U2 期間校正電壓的平均值。二極管反向電壓的最大值Urev.max = 3.14Un。

該電路優點是簡單，缺點是變壓器使用不好，二極管反向電壓大，整流電壓紋波比高。

單相橋式整流電路

它由四個連接在橋式電路中的二極管組成。變壓器的次級繞組連接到電橋的一個對角線，負載連接到另一對角線（圖 2）。二極管VD2、VD4的陰極公共點為整流管的正極，二極管VD1、VD3的陽極公共點為整流管的負極。

圖2-單相橋式整流器：a)正半波整流電路，b)負半波整流，c)工作時序圖

次級繞組中電壓的極性隨供電網絡的頻率而變化。該電路中的二極管成對串聯工作。在電壓u2的正半週，二極管VD2、VD3導通，二極管VD1、VD4加反向電壓，二極管VD1、VD4閉合。在電壓u2的負半週內，電流流過二極管VD1、VD4，二極管VD2、VD3截止，負載電流始終沿一個方向流動。

該電路是全波（推挽）電路，因為電源電壓的兩個半週期 Un = 0.9U2，紋波係數 — 0.67 分佈在負載上。

採用二極管開關橋電路，可以用單相變壓器對兩個半週進行整流。此外，施加到二極管的反向電壓要小 2 倍。

中高功率消費者由來自的直流電供電 三相整流器，它的使用減少了二極管上的電流負載並降低了紋波係數。

三相橋式整流電路

該電路由六個二極管組成，分為兩組（圖 2.61，a）：陰極 - 二極管 VD1、VD3、VD5 和陽極 VD2、VD4、VD6。負載連接在二極管的陰極和陽極的連接點之間，即到立橋的對角線。該電路連接到三相網絡。

圖 3 —​​ 三相橋式整流器：a) 電路，b) 工作時序圖

在任何時刻，負載電流都流過兩個二極管。在陰極組中，具有最高陽極電位的二極管在每三分之一的周期內工作（圖 3，b）。在陽極組中，在這部分週期內，陰極負電位最大的二極管工作。每個二極管的工作時間為三分之一。該電路的紋波係數僅為0.057。

可控整流器 - 與交流電壓（電流）校正一起提供校正電壓（電流）值調節的整流器。

可控整流器用於控制直流電機的速度、白熾燈的亮度、電池充電等。

可控整流電路建立在晶閘管上，以控制晶閘管的開通時刻為基礎。

圖 4a 顯示了單相可控整流器的示意圖。為了校正電源電壓的兩個半波的可能性，使用具有兩相次級繞組的變壓器，其中形成兩個具有相反相位的電壓。每相都有一個晶閘管導通。電壓U2的正半週整流晶閘管VS1，負半週-VS2。

CS 控制電路產生脈衝以打開晶閘管。打開脈衝的時間決定了負載中釋放了多少半波。當陽極上有正電壓且控制電極上有打開脈衝時，晶閘管打開。

如果脈沖在時間 t0 到達（圖 4，b），則晶閘管在整個半週期和負載處的最大電壓都是打開的，如果在時間 t1、t2、t3，則只有部分網絡電壓是釋放到負載。

圖 4 — 單相整流器：a) 電路，b) 工作時序圖

從晶閘管自然點火時刻開始測量的延遲角，以度表示，稱為控制角或調整角，用字母 α 表示。通過改變角度 α（控制脈衝相對於晶閘管陽極電壓的相移），我們可以改變晶閘管打開狀態的時間，從而改變負載中的校正電壓。