对桥式可控整流电路中半控、全控概念的探讨

龚敬杰 （武汉职业技术学院轻工学院，湖北 武汉 430074）

对桥式可控整流电路中半控、全控概念的探讨

龚敬杰 （武汉职业技术学院轻工学院，湖北 武汉 430074）

通过分析桥式可控整流电路中 “半控、全控”概念的应用，指出电力电子技术领域中的 “半控、全控”概念在器件和电路分类应用上存在 “一个概念、2种含义”的问题，并从概念本身入手提出了解决该问题的方法。

半控；全控；整流电路

在电力电子技术领域，普遍采用 “桥式全控整流电路”和 “桥式半控整流电路”这2种典型的电路来对可控整流电路进行原理分析和计算，在这2种电路中应用的 “全控、半控”概念是依据电路中使用可控器件的数量多少来定义的，在电力电子器件发展早期 （晶闸管时代），该概念是可行的，但随着全控型器件的产生，上述概念就存在明显缺陷。为此，笔者对桥式可控整流电路中半控、全控概念进行了探讨。

1 问题的提出

现代电力电子技术是基于晶闸管及其变流技术的发展而确立的，晶闸管是一种通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于半控型器件，并由此形成了以晶闸管为基础的一套名称体系。为此，将全部使用可控器件的桥式整流电路称为桥式全控整流电路 （简称电路1，见图1），将使用一半可控器件、另一半用普通电力二极管替代的电路称为桥式半控整流电路 （简称电路2，见图2），显然，上述概念中的 “全控整流和半控整流”是基于电路中使用可控器件的数量而定义的，而且一直沿用至今。

图2 使用一半可控器件的整流电路

图1 全部使用可控器件的整流电路

随着电力电子器件的快速发展，出现了既可控制导通又可控制关断的新型器件，并从器件可控性的角度将其称为 “全控型器件”，而将晶闸管这种只能控制器件的导通而不能控制器件关断的器件称为“半控型器件”，并进而将由其组成的电路称为 “全控电路”和 “半控电路”。显然，上述概念是依据器件的可控性定义的。

由此发现，在电力电子技术领域中，对 “全控、半控”这一重要概念在实际应用上赋予了2种不同的含义，1种是指可控器件使用数量上的不同，另1种是指器件或电路开关状态的可控性，这2种定义存在着本质上的不同，极易造成理解上的混乱。

2 相关分析

2.1 器件和电路的分类体系

从器件的可控性即控制功能上一般将电力电子器件分为不可控型器件、半控型器件和全控型器件，其中半控型器件只能控制器件的导通而不能控制器件的关断，全控型器件既可以控制器件的导通也可以控制器件的关断，也称自关断器件。从使用器件的角度对整流电路来分类，凡采用半控型器件组成的电路泛称半控型电路，凡采用全控型器件组成的电路泛称全控型电路［1］。按此定义，将电路区分为 “不控型、半控型、全控型”是根据器件的可控性即控制功能来区分的，而且，这种分类不仅限于整流电路，对其他电路分类也是如此。

在文献 ［2］中，将整流电路分类描述为 “按组成的器件可分为不可控、半控、全控3种；……”。该描述并不十分明确，从其中对器件分类描述中可判断出不可控、半控、全控是按器件的可控性来区分的，但在具体电路分析中又将电路1和电路2分别称为桥式全控整流电路和桥式半控整流电路，从而导致出现了 “1个概念、2种含义”的现象。

2.2 电路分析

在整流电路体系中，一般认为电路2是对电路1的简化，在具体进行电路分析时，也是先分析电路1的工作原理并计算各物理量的数量关系，然后将电路2作为电路1的简化电路推出，并分析电路2的工作情况及各物理量的数量关系。从分析结果看，2种电路的工作原理和各物理量的数量关系在电阻负载的情况下是完全相同的，在感性负载的情况下也基本相同，不同之处在于电路2在感性负载时可能会出现失控的特有现象，但该现象与电路本身正常的工作原理无关，从正常的 “可控性”角度来看，其工作原理和控制结果并无实质性不同。而且，为避免可能发生的失控现象，实际应用时在电路中增加一个起续流作用的二极管即可解决该问题 （见图3）。另一方面，作为电路2的简化电路，对只使用一半可控器件的整流电路还有另一种处理方法，即将续流二极管省略以后，其功能由2个二极管来完成 （见图4）。所以，从电路工作原理和控制功能上来说，图1～图4都属于一种类型的电路，即桥式全波可控整流电路，其中电路1为本型电路，电路2和电路3分别为电路1的简化电路，电路4是为防止产生失控现象而将电路2改进后的电路。

图3 有续流二极管的整流电路

图4 使用一半可控器件整流电路的改进型

3 结 语

综上所述，可以得出如下结论，即 “半控、全控”概念赋予的含义中所体现的控制属性应用在器件开关状态的可控性上是正确的，并据此将使用全控型器件的电路称为全控型电路、使用半控型器件的电路称为半控型电路，而将电路1和电路2因使用可控器件数量的不同而分别称为桥式半控整流电路、桥式全控整流电路的提法是不妥当的，应将电路1称为桥式全波可控整流电路，将电路2称为桥式全波可控整流电路的简化电路。如果使用半控型器件，则电路1和电路2分别称为桥式全波半控整流电路和桥式全波半控整流电路的简化电路；如果使用全控型器件，则电路1和电路2分别称为桥式全波全控整流电路和桥式全波全控整流电路的简化电路。这样，才能形成一个完整严谨的电路命名体系。

［1］林渭勋 .现代电力电子技术 ［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［2］王兆安，刘进军 .电力电子技术 ［M］.北京：机械工业出版社，2009 .

N4

A

1673-1409（2011）11-0143-02

10.3969／j.issn.1673-1409.2011.11.051

2011-09-25

龚敬杰，男，高级讲师，现主要从事机电控制及应用方面的教学与研究工作。

［编辑］ 李启栋