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中伟博信
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ACUPS整流电路按控制方式分为不可控整流、可控整流和高频整流三大类;按输入相数分为单相和三相。不可控整流用二极管,输出电压不可调;可控整流用晶闸管,通过调节导通角控制电压;高频整流用IGBT,可实现功率因数校正,是现代高频ACUPS的主流。一、整流电路的分类
按器件分:不可控(全二极管)、半控(二极管+晶闸管)、全控(全晶闸管或IGBT)。按电源相数分:单相、三相。按控制方式分:相控整流、PWM整流。相控整流结构简单、控制方便,是目前获得直流电能的主要方法。
二、单相不可控整流电路
1.单相半波不可控整流
只用一只二极管,交流正半周导通,负半周截止,输出只有半个波形。电路简单但脉动大,变压器利用率低,用于小功率。

单相半波不可控整流电路2.单相全波不可控整流
两只二极管配合中心抽头变压器,正负半周分别导通,输出连续。脉动比半波小一半,无滤波时Uo=0.9U1。但变压器需中心抽头,二极管反向电压高。

单相全波整流电路3.单相桥式不可控整流
四只二极管组成桥式,正负半周各有一对导通,负载电流方向不变。变压器无需中心抽头,利用率高,每个二极管承受反向电压为电源峰值。这是最常见的单相整流形式。

单相桥式不可控整流电路三、三相不可控整流电路
功率超过1kW时,单相会造成电网不平衡,需用三相整流。
1.三相半波不可控整流
三个二极管共阴极接法,每120°换相一次,输出每个周期有三个脉波。但交流电源中含有较大的直流分量和二次谐波,对电网有害,实际应用很少,多限于理论讨论。

三相半波不可控整流电路2.三相桥式不可控整流
六只二极管组成桥式,输出为线电压。哪个线电压瞬时值最高,对应的一对二极管导通。输出波形由六个电压波段组成,纹波小,输出电压平均值是三相半波的两倍。这是三相不可控整流的实用形式。

三相桥式不可控整流电路四、单相可控整流电路
主要用晶闸管,通过调节控制角α和导通角θ改变输出电压。α越大,θ越小,输出电压越低。晶闸管导通条件:阳极正向电压≥6V,门极触发脉冲(3~5V,4~10μs),电流大于维持电流(<20mA)。
1.单相半波可控整流
只用一只晶闸管,输出电压大小可调,是可控整流的基本单元。

单相半波可控整流电路2.单相桥式全控整流
四只晶闸管组成桥式,每180°触发一对。输出电流脉动小,功率因数高,变压器无直流磁化,利用率高。

单相全波可控整流电路3.单相桥式半控整流
将全控桥中每个回路的一只晶闸管换成二极管,结构更简单,成本更低。

单相桥式半控整流电路五、三相可控整流电路
大功率ACUPS主要采用三相可控整流。
1.三相半波可控整流
三个晶闸管共阴极或共阳极接法。共阴极接法触发电路有公共端,方便;共阳极接法可使螺栓型晶闸管共用散热器,但三个触发电路必须彼此绝缘。元器件少、控制容易,但变压器利用率低,每相只有1/3周期流过电流,且存在直流磁化,一般用于小容量设备。
2.三相桥式全控整流(6脉冲整流)
6个晶闸管组成桥式,6个脉冲分别控制。输出功率大,变压器无直流磁化。在12脉冲出现前,200kVA以下工频ACUPS标配6脉冲。缺点:输入功率因数不超过0.8,谐波电流达30%(以5次为主),前端发电机需3倍容量,投资高、污染大。
3.12脉冲整流电路
在6脉冲基础上增加移相变压器和另一组6脉冲整流器,两组输入电压相位差30°,整流脉动宽度降为30°(6脉冲时为60°)。12脉冲可减轻对输入波形的破坏,功率因数提高到0.9,谐波较少,效率高。已成为大功率工频ACUPS的优选技术。
工频整流器的固有缺点
笨重损耗大:工作频率低,滤波电感电容庞大,内阻大。要提高功率因数只能增加脉冲数,成本和重量随之增加。
输入功率因数低:输入电流呈脉冲状,不是正弦波,导致功率因数降低。
六、IGBT高频整流电路
工频整流存在缺陷,高频整流应运而生。工作频率在20kHz以上,LC滤波器体积重量大大减小。
IGBT高频整流将工频正弦波进行高频切割,把半周内一个又窄又高的脉冲电流变成许多小脉冲均匀分布,使输入电流接近正弦波,与电压同相位,功率因数接近1。
高频整流器原理框图
本文由中伟博信更新于2026年6月5日
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