单相至三相整流电路的转变

衣明源 陈通

摘要：单相整流电流在发展的初期，有很多缺点，如输出电压的可以调动的范围比较小，带动负载的能力也比较的弱，但是这些缺点在单相整流电流发展的过程中已经被逐渐的解决，目前，单相整流电路的发展已经比较完善，应用的领域也比较广泛，但是它仍然有自己的不足的地方，这些不足仍然需要改进。这时三相整流电路出现，三相整流电路的出现很好的解决了单相整流电路的不足，本文研究了单相至三相整流电路的转变。

关键字：单相整流电路，三相整流电路

引言：在电子电路中出现最早的就是整流电路，整流电路可以将交流电转换为直流电，目前，在工业的电子设备中应用最广泛的一种整流电路就是三相整流电路，在日常生活中，电灯，电动机用的都是交流电，在电子电路和通信设备中用的都是直流电，从供电电网直接得到的是交流电，所以要使用整流电路将得到的交流电变成直流电，刚发展那会整流的形式有半波，全波，桥式，发展到后来整流的形式有三相半波，三相桥式。三相的优点很明显，比如发电厂发的电是三相的，主要是三相可以平衡电网，如果电厂发电是单相的，单相负荷会特别大，会造成电网不平衡。

1单相整流电路

1.1单相半波整流电路

半波整流电路是一种常见的电路，它利用了二极管的单向导通性，交流电变成直流电要经过四个过程，分别是变压，整流，滤波，稳压，整流是利用二极管的单向导通性将交流电变成直流电，半波整流就是由于丢掉了交流电的一半波形，所以输出电压也剩下大约一半，单相整流电路的电路比较简单，使用的器件的数量和种类比较少，整流的电压脉动比较大，变压器利用率比较低。

1.2单相全波整流电路

单相全波整流电路使用器件的数量和种类比较多，比半波整流多一倍，但是全波整流器件能承受的反向电压比半波整流的高。单相全波整流电路的脉动比半波整流脉动小一半，单相全波整流电路的变压器利用率比半波整流的利用率高。

1.3单相桥式整流电路

单相桥式整流是利用二极管的单向导通性将交流电变成直流电，它是对单向半波整流的一种改进，半波整流的时候，在输入的交流电是标准的正弦波时，输出只要正弦的正半部分，桥式整流在整流的时候使用了四个二极管，两两进行对接，当输入的是正弦波的正半部分时，两只二极管导通，当输入正弦波的负半部分的时候，另外两只二极管导通，因为两只管的接通是反向的，所以输出的还是正弦波的正半部分，单相桥式整流电路使用的器件数量又是单相全波整流电路的二倍。桥式整流电路的整流电压脉动和全波整流电路的整流电压脉动相同，桥式整流电路的变压器利用率比全波整流电路的利用率高。桥式整流电路中的每个器件所能承受的反向电压为电源电压的峰值。

2三相整流电流

2.1三相半波可控整流电流

如下图所示。该电路的主电路是半控桥整流电路，即整流二极管和晶闸管混合的电路，控制电路是由同步信号采样电路，移相触发脉冲形成和触发脉冲功放电路组成。变压器的二次侧接成星形，一次侧接成三角形，三个晶闸管分别接入a，b，c三相电源，其阴极连接在一起，使用了共阴极法。

2.2三相桥式全控整流电路

三相桥式全控整流电路是从三相半波可控整流电路发展起来的，实质上是一组共阴极与一组共阳极（三个晶闸管阴极分别接至整流变压器星形接法的副边三相绕组，阳极连在一起接至副边星形的中点）的三相半波可控整流电路的串联。

2.2.1三相桥式全控整流电路对触发电路的要求如下：

1、共阴接法与共阳接法三相半波可控整流电路串联而成，并且取消了公共中线。

2、三相全控桥整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管同时导通，且其中一个是在共阴组，另一个必须在共阳组。

3、当它们能同时被触通时，才能构成负载电流导通回路。也就是说必须对共阴组与共阳组应该导通的一对晶闸管同时送出触发脉冲。

2.2.2电感性负载

在图中的电路中串联一个电感，来阻碍电流的变化，当 导通角小于六十度的时候，电流保持连续，当导通角大于六十度的时候，由于电感的存在，u2 在变为负值的时后，晶闸管不会产生关断，而会继续导通，与负载构成回路，电感会将自身储存的能量释放出来，电阻会消耗电感所释放出来的能量，电路移相是由一定范围的，一旦超出了该范围，电压便不可控制，晶闸管可以承受最大的正电压，也可承受最大的反电压。

2.2.3电阻性负载

如图所示，电路是由三个共阴极和三个共阳极的晶闸管组成，为了方便分析，用二极管来代替晶闸管，即导通角等于零，对于三个共阴极的晶闸管来说，那个阳级的电位最高，那个就导通，对于三個共阳极的晶闸管来说，那个阴极的电位最低，那个就导通，在任何时候，共阴极的晶闸管和共阳极的晶闸管只能各自导通一个。当导通角等于六十度时，输出电压的正负面积相等，判断电流是否连续的依据是电压等于零，电流也等于零，当导通角小于六十度的时候，电流保持连续，当导通角大于六十度的时候，电流间断。

结论：三相整流相对于单相整流电路来说，三相整流电路的输出电压波动范围更小，单相整流电路，即便是桥式整流，也会有一个电压从0到峰值的这样的一个变化过程。而三相整流的话，电压不会落到0V的，所以比单相整流所产生的电压波动范围更小，也就意味着可以使用更小的滤波电容达到更好地滤波效果。单相至三相整流电路的转变过程中，单相全波整流电路使用器件的数量和种类比较多，比半波整流多一倍，但是全波整流器件能承受的反向电压比半波整流的高。单相全波整流电路的脉动比半波整流脉动小一半，单相全波整流电路的变压器利用率比半波整流的利用率高，相桥式整流电路使用的器件数量又是单相全波整流电路的二倍。桥式整流电路的变压器利用率比全波整流电路的利用率高，三相相比单相更加先进，单相至三相整流电路的转变直接促进了电子工业的发展。

参考文献：

[1]胡天姿.单相至三相整流电路的转变[J].中国科技信息，2020，3（1）.

[2]王玲.几种改进型单相电路的谐波和无功电流检测方法研究[J].江苏大学，2009，4（1）.