電力電子技術(shù)中的整流電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析

電力電子技術(shù)是20世紀(jì)后半葉發(fā)展起來的對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。它已成為電氣工程及其自動化專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。面對大學(xué)課程的增加、專業(yè)課程教學(xué)學(xué)時(shí)的減少，改革教學(xué)內(nèi)容、方法、手段與實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要意義。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；整流電路；脈沖安排；整流輸出電壓

一、電力電子技術(shù)的應(yīng)用

電力電子技術(shù)是一門新興技術(shù)，它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而成的，在電氣自動化專業(yè)中已成為一門專業(yè)基礎(chǔ)性強(qiáng)且與生產(chǎn)緊密聯(lián)系的不可缺少的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程體現(xiàn)了弱電對強(qiáng)電的控制，又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。能夠理論聯(lián)系實(shí)際，在培養(yǎng)自動化專業(yè)人才中占有重要地位。它包括了晶閘管的結(jié)構(gòu)和分類、晶閘管的過電壓和過電流保護(hù)方法、可控整流電路、晶閘管有源逆變電路、晶閘管無源逆變電路、PWM控制技術(shù)、交流調(diào)壓、直流斬波以及變頻電路的工作原理。

在電力電子技術(shù)中，可控整流電路是非常重要的章節(jié)，整流電路是將交流電變?yōu)橹绷麟姷碾娐?，其?yīng)用非常廣泛。工業(yè)中大量應(yīng)用的各種直流電動機(jī)的調(diào)速均采用電力電子裝置；電氣化鐵道（電氣機(jī)車、磁懸浮列車等）、電動汽車、飛機(jī)、船舶、電梯等交通運(yùn)輸工具中也廣泛采用整流電力電子技術(shù)；各種電子裝置如通信設(shè)備中的程控交換機(jī)所用的直流電源、大型計(jì)算機(jī)所需的工作電源、微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電源都可以利用整流電路構(gòu)成的直流電源供電，可以說有電源的地方就有電力電子技術(shù)的設(shè)備。

二、電力電子技術(shù)課程中的整流電路

整流電路按組成的器件不同，可分為不可控、半控與全控三種，利用晶閘管半導(dǎo)體器件構(gòu)成的主要有半控和全控整流電路；按電路接線方式可分為橋式和零式整流電路；按交流輸入相數(shù)又可分為單相、多相（主要是三相）整流電路。

根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)接受知識的規(guī)律，將知識點(diǎn)完整、準(zhǔn)確、簡明的表述出來、將原理知識盡可能簡單化、通俗化、直觀化，筆者在教學(xué)中進(jìn)行了探討和研究，依照整流電路三種形式的電路特性，負(fù)載形式，將主要的參數(shù)計(jì)算及主要特點(diǎn)分別制作成單相整流電路歸納表（見表1）和三相整流電路歸納表（見表2）。

表中，α——整流電路控制角，UFM、UKM——晶閘管承受最大正反向電壓，U2——變壓器付邊電壓有效值，U4——輸出電壓均值，I4——輸出電流均位，IT——晶閘管電流仃效值，Cosθ——電路輸輸出功率因數(shù)。

三、電力電子技術(shù)中整流電路的總結(jié)歸納

通過歸納表，可以讓學(xué)生通過對比的學(xué)習(xí)方法，掌握整流電路以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

（一）各種電路對脈沖的安排要求

這是最重要的一點(diǎn)，因?yàn)橐粋€(gè)整流電路能否正常工作，其脈沖安排是否正確尤為重要。對于單相電路按一周期360°，如電路為半波即由一個(gè)晶閘管構(gòu)成，隔360°發(fā)一個(gè)脈沖；如電路為半控橋時(shí)，即由兩個(gè)晶閘管和兩個(gè)二極管構(gòu)成，隔180°（360°÷2=180°）發(fā)一個(gè)脈沖；電路為全控橋時(shí)，由四個(gè)晶閘管組成，分兩組工作，與半控橋一樣，隔180°發(fā)一次脈沖（注意此處“一次”是指同時(shí)給兩個(gè)晶閘管發(fā)脈沖）；而對于三相整流電路，其供電相數(shù)為單相的3倍，所以脈沖安排為單相的1/3倍，如三相半波是隔120°（360°÷3＝120）發(fā)一個(gè)脈沖；三相全控橋是由6個(gè)晶閘管組成，輪流導(dǎo)通，需保證同一時(shí)間兩個(gè)晶閘管一起導(dǎo)通，所以隔60°（360°÷6=60°）發(fā)一次脈沖，同時(shí)發(fā)給兩個(gè)晶閘管。