晶閘管整流設備

晶閘管整流設備是用晶閘管作整流器件組成的將交流電變為直流電的電源設備，它可為通信設備提供電壓穩定的大功率直流電，並對蓄電池充電 ^[1]  。

對蓄電池浮充供電時需要良好的穩壓性能。隨着蓄電池充電方式的改進，要求整流設備的特性也相適應。70年代的通信用整流設備，常有穩流性能以滿足傳統的恆流電流。80年代以來推廣的恆壓電流，通信用整流設備需要在恆壓充電電壓下穩定工作，可不設穩流性能。多台整流設備並聯運行時，為使各台整流設備都輸出相同的電流，應具有負載均分性能。此外，整流設備還需要具有必要的限流特性及遙控開機和關機的性能 ^[1]  。

按交流電源的相數分有單相和三相整流電路。小功率整流設備多采用單相整流設備，大功率的多采用三相整流電路。不論是單相或三相電路都可組成半波（包括兩相半波，即單相全波）和橋式整流電路。變壓器次級每相繞組串接一隻晶閘管，即組成半波電路；變壓器次級每相繞組與一隻晶閘管的陽極和另一隻晶閘管（或二極管）的陰極相連，使變壓器次級繞組正、負兩方向都能通過電流，即組成橋式電路，其變壓器的利用率較高。應用極廣的是三相橋式整流電路。橋式整流電路又分為全控和半控兩種整流電路，前者全部整流支路都設晶閘管，後者半數整流支路為二極管。為增大輸出電流和減小整流輸出電壓的脈動幅度，增大脈動頻率便於平滑濾波，由平衡電抗器（三端子電感）將2個或4個三相半波電路組成六相或十二相整流電路 ^[1]  。

小功率整流設備多采用單相整流設備，單相整流電路又分為以下幾種：

1.單相半波可控整流電路。其特點是電路簡單，但輸出電壓脈動大，變壓器二次側電流中含有直流成分，造成所謂的直流磁化問題。為使變壓器鐵芯不飽和，同等級功率下，需增大鐵芯截面積，增大了設備的體積，變壓器利用率低 ^[2]  。

2.單相橋式全控整流電路。在該電路中，每一個導電迴路中有兩個晶閘管，即用兩個晶閘管同時導通以控制導電的迴路 ^[2]  。

3.單相全波可控整流電路，又稱為單相雙半波可控整流設備，主要應用於低輸出電壓的場合 ^[2]  。

4.單相橋式半控整流電路。在單相橋式全控整流電路中，每一個導電迴路中有兩個晶閘管，即用兩個晶閘管同時導通以控制導電的迴路，實際上為了對每個導電迴路進行控制，只需要1個晶閘管就可以了，另一個晶閘管可以用二極管代替，從而簡化了整個電路，即為單相橋式半控整流電路。單相橋式半控整流電路與全控電路在電阻負載時的工作情況相同 ^[2]  。

當負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、容易濾波時，應採用三相整流電路，其交流側由三相電源供電。三相整流電路又分為以下兩種 ^[2]  ：

1.三相半波可控整流電路

2.三相橋式全控整流電路

三相可控整流電路中，最基本的是三相半波可控整流電路，但三相橋式全控整流電路應用的最廣 ^[2]  。

電路主要由用來變換大功率電壓及性質的主電路和觸發晶閘管工作並保證設備穩壓和穩流等性能的控制電路所組成。主電路由工頻變壓器、晶閘管整流電路和平滑濾波器組成。控制電路由移相觸發電路和穩定控制電路組成，還有操作、保護及檢測控制電路 ^[1]  。

工頻變壓器將50Hz工業頻率的交流電源電壓（如220V市電）變為整流所需要的交流電壓（如幾十伏），使整流設備具有合適的輸出電壓範圍，實現直流側與交流側絕緣，便於直流側接地。工頻變壓器的工作頻率低，體積和重量都很大，功率損耗較大，使整流設備的效率不能很高，一般在80%左右 ^[1]  。

晶閘管整流電路將交流電壓變為直流電壓並可調節輸出電壓，稱為可控整流電路。晶閘管在其控制極未施加觸發電壓和電流時，變壓器次級電壓落在晶閘管陽極與陰極之間而不通過電流，稱正向阻斷。當控制極施加觸發電流後，陽極和陰極間電壓降到1V左右，並通過電流，稱觸發導通，將變壓器電壓整流輸出。改變觸發脈衝前沿相位（控制角）可控整流電路使變壓器次級電壓輸出的時間區域不同，輸出直流電壓平均值受控制。這種採用改變觸發脈衝前沿相位來控制可控電路輸出電壓或直流的方法，稱為移相控制 ^[1]  。

晶閘管能起整流與控制雙重作用，省去了飽和電抗器，使整流設備的體積和重量有所減小 ^[1]  。

由大電感及大電容組成濾波器，濾波晶閘管整流電路輸出脈動直流電壓中的交流成分，使輸出電壓成為脈動很小的直流電壓，雜音電壓小於規定值。大的濾波電感和電容使輸出電壓的動態響應緩慢，從電壓出現偏離穩定值到恢復穩定值所需要的時間較長，常為數百秒，即動態性能不太好 ^[1]  。