整流橋，又稱橋式整流器，是一種硅整流組合管。整流器件接成電橋電路的整流器。按交流電相數(shù)可分為單相橋式整流器和三相橋式整流器。通常即指單相橋式整流器。整流橋按其整流原理屬于單相全波整流器，為區(qū)別于全波整流器而得名。整流橋與全波整流器相比較，變壓器體積小且不需要中心抽頭。整流元件經(jīng)受的反峰電壓低，但是需要的整流器件多，所以宜采用半導(dǎo)體整流器件。
整流橋一般帶有足夠大的電感性負(fù)載，因此整流橋不出現(xiàn)電流斷續(xù)。一般整流橋應(yīng)用時, 常在其負(fù)載端接有直流電抗器, 故可將其負(fù)載視為恒流源。多組三相整流橋相互連接，使得整流橋電路產(chǎn)生的諧波相互抵消。整流橋為塑封器件，主要的缺陷為塑封體內(nèi)存在氣泡、裂紋、芯片粘接不良等，嚴(yán)重影響器件的電性能和壽命，通過超聲掃描檢測可在早期發(fā)現(xiàn)這些缺陷，去除安全隱患。
原理
圖1 三相全控整流橋
如右圖1所示，整流橋由控制器的控制角控制, 當(dāng)控制角為0°～90°時，整流橋處于整流狀態(tài), 輸出電壓的平均值為正;當(dāng)控制角為90°～180°-γ時 (γ為換弧角) ，整流橋處于逆變狀態(tài)，輸出電壓的平均值為負(fù)。?
舉例
DP型18脈沖自耦變壓整流器
圖2 DP 型 18 脈沖自耦變壓整流器電路圖
DP型18脈沖自耦變壓整流器的電路原理如右圖2所示，自耦變壓器用于產(chǎn)生滿足整流器要求的三組三相電壓。在三組三相電壓中，其中主三相電壓（Va，Vb，Vc）與電網(wǎng)輸入電壓幅值相位相同，直接供電給主整流橋；另外兩組輔三相電壓（Va''，Vb''，Vc''）與（Va'''，Vb'''，Vc'''）分別供電兩組輔整流橋，三組整流橋直接并聯(lián)輸出到負(fù)載。?
圖3 18 脈沖自耦變壓整流器電壓矢量圖
如上所述，自耦變壓整流器產(chǎn)生了三組三相電壓，所有電壓經(jīng)整流橋并聯(lián)輸出，整流后的輸出電壓為任意時刻線電壓最大值，整流管按照相應(yīng)線電壓的矢量大小切換次序選通。三組電壓矢量長度不同，其中電網(wǎng)輸出電壓矢量最長，為主矢量，由于輔矢量短，每個主矢量與相位差較大的輔矢量構(gòu)成線電壓整流后輸出。如右圖3所示，輸出的線電壓共三組18個。為了保證輸出電壓平滑，輸出的各線電壓矢量長度相等，且相鄰矢量間隔為20°。在一個交流周期內(nèi)，每個線電壓傳輸1/18（20°）的負(fù)載功率。主整流橋連續(xù)工作，主橋中每個二極管在一個交流周期內(nèi)導(dǎo)通80°，兩個輔整流橋只有在線電壓瞬時值達到最大時才工作，輔整流橋中的每個二極管只導(dǎo)通 20°。??
移相全橋 PWM DC/DC 變換器
基本的全橋電路結(jié)構(gòu)
基本的 DC/DC 全橋變換器由全橋逆變器和輸出整流濾波電路構(gòu)成，右圖 顯示了PWM DC/DC 全橋變換器的電路基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及主要波形。Vin是直流輸入電壓，Q1&D1～Q4&D4構(gòu)成變換器的兩個橋臂，高頻變壓器?TR 的原副邊匝比為 K，DR1和 DR2是輸出整流二極管，Lf是輸出濾波電感，Cf是輸出濾波電容，RL是負(fù)載。?
波形
通過控制四個開關(guān)管 Q1～Q4，在 A、B 兩點得到一個幅值為 Vin的交流方波電壓，經(jīng)過高頻變壓器的隔離變壓后，在變壓器副方得到一個幅值為 Vin/K 的交流方波電壓，然后通過由 DR1和 DR2構(gòu)成的輸出整流橋，在 CD 兩點得到幅值為 Vin/K 的直流方波電壓。這個直流方波電壓經(jīng)過 Lf和 Cf組成的輸出濾波器后成為一個平直的直流電壓，其電壓值為VO?=D*Vin/K，其中 D 是占空比，D=2Ton/Ts，Ton?是導(dǎo)通時間，Ts?是開關(guān)周期。通過調(diào)節(jié)占空比D來調(diào)節(jié)輸出電壓 VO。這種基本的全橋 PWM 開關(guān)變換器中，開關(guān)管對稱導(dǎo)通，工作在硬開關(guān)狀態(tài)。?
移相全橋 ZVZCS PWM 變換器
基本移相全橋 ZVZCS 電路
移相全橋 ZVS PWM 變換器的可以很好的降低開關(guān)管的開通損耗，提高變換器的效率，但考慮到這種電路的滯后橋臂不易滿足ZVS 條件的特點，近年來研究移相全橋混合式的 ZVZCS PWM 變換器成為一個熱點。其特點是：超前橋臂實現(xiàn)零電壓開通，原理不變；滯后橋臂實現(xiàn)零電流關(guān)斷，開關(guān)管兩端不再并聯(lián)電容，以避免開通時電容釋放的能量加大開通損耗。在此對移相全橋 ZVZCS PWM 變換器的基本原理做一簡要介紹。??
圖4 工作波形
基本移相全橋 ZVZCS 電路及主要工作波形如右圖4所示。滯后橋臂實現(xiàn) ZCS 的方法主要是主電路中在變壓器原邊串聯(lián)一個隔直電容 Cb。它一方面避免因器件特性的不對稱等原因產(chǎn)生直流偏磁而導(dǎo)致變壓器飽和的現(xiàn)象；同時當(dāng) Q1 關(guān)斷、D3 導(dǎo)通時，原邊電感電流通過 Q4、D3?續(xù)流；VAB=0，隔直電容上的電壓反加在諧振電感和漏感上迫使電感電流 ip 下降到零，創(chuàng)造了滯后橋臂零電流關(guān)斷的條件。?
多脈沖整流技術(shù)
多脈沖整流是指在一個三相電源系統(tǒng)中，輸出直流電壓在一個周期內(nèi)多于6個波頭，通常有12、18、24脈沖。多脈沖整流器通常由移相整流變壓器和整流橋兩部分組成。輸入三相電壓通過變壓器移相，產(chǎn)生幾組三相電壓輸出到整流橋。多組三相整流橋相互連接，使得整流橋電路產(chǎn)生的諧波相互抵消。多脈沖整流技術(shù)不僅可以減少交流輸入電流的諧波，同時也可以減小直流輸出電壓中的諧波幅值并提高紋波頻率。?
整流橋多脈沖整流技術(shù)按整流的波頭多少可以分為12、18、24等脈沖整流器。脈沖數(shù)越多，整流器的輸入電流及輸出電壓特性越好，但是整流器的系統(tǒng)越復(fù)雜。按整流變壓器的類型可以分為傳統(tǒng)的多脈沖變壓整流器和自耦式多脈沖變壓整流器。傳統(tǒng)的多脈沖變壓整流器采用隔離變壓器實現(xiàn)輸入電壓和輸出電壓的隔離，但整流變壓器的等效容量大，體積龐大。自耦變壓整流器與傳統(tǒng)的多脈沖變壓器不同，自耦變壓整流不采用隔離技術(shù)，而是把繞組放在同一鐵心柱上，這樣不僅節(jié)省了體積，變壓器的等效容量也相應(yīng)的減小了。根據(jù)每組整流橋傳輸?shù)哪芰看笮∈欠?a href="/hebeideji/4025607702353038229.html">相等，多脈沖整流又可以分為對稱式和不對稱式多脈沖整流。對稱式多脈沖整流就是整流橋輸出的電壓是相等的，各整流橋之間是并列關(guān)系，它們相互之間互不干擾；不對稱式結(jié)構(gòu)是整流橋在工作時整流橋相互之間是主從關(guān)系，主整流橋傳輸大部分功率，輔整流橋傳輸部分功率，主整流橋和輔整流橋之間會相互影響。但對稱式結(jié)構(gòu)增加了平衡電抗器。?
三相整流電路
三相整流電路通常用于大功率場合，相比于單相整流電路，三相整流電路輸出電壓脈動小，低次諧波頻率也比單相整流電路的高。用電感濾波效果好。?
三相橋式不控整流電路
右圖給出三相橋式不控整流電路示意圖，變壓器一次側(cè)繞組為三角形連接，二次側(cè)繞組為星形連接。六個整流二極管按其導(dǎo)通順序排列，VD1、VD3、VD5三個二極管構(gòu)成共陰極三相半波整流，VD2、VD4、VD6三個二極管構(gòu)成共陽極三相半波整流，電感L和電阻R串聯(lián)成阻感負(fù)載。假設(shè)輸入三相電壓對稱，交流側(cè)輸入電抗忽略不計，直流側(cè)負(fù)載電感足夠大。?
多相整流電路
為了減小三相整流器輸入的總諧波含量，1996年，韓國Sewan Choi等人提出了12脈沖自耦變壓整流器的方案。采用12脈沖自耦變壓整流器能夠消除輸入電流中的5次、7次、17次、19次等諧波。相對于傳統(tǒng)的隔離式12脈沖變壓整流器為1.03P的等效容量，自耦式變壓整流器的等效容量減小到了0.18P，大大減小了整流變壓器的等效容量。?
脈沖自耦變壓整流器
右圖給出自耦式12脈沖變壓整流器，變壓器用于產(chǎn)生滿足整流器要求的兩組三相電壓，兩組三相電壓（Va''，Vb''，Vc''）與(Va'，Vb'，Vc')分別超前與滯后于輸入三相電壓15°，兩組三相電壓輸出分別連接到整流橋1和整流橋2，整流橋輸出通過平衡電抗器并聯(lián)后，直接輸出到負(fù)載。如上所述，自耦變壓整流器產(chǎn)生了兩組三相電壓，所有電壓經(jīng)整流橋通過平衡電抗器并聯(lián)輸出到負(fù)載，整流后的輸出電壓為任意時刻線電壓最大值，整流管按照相應(yīng)線電壓的矢量切換次序?qū)ā?
應(yīng)用
圖5 等效電路圖
由于一般整流橋應(yīng)用時, 常在其負(fù)載端接有直流電抗器，故可將其負(fù)載視為恒流源。另外根據(jù)EMI測量標(biāo)準(zhǔn)，為減小電網(wǎng)阻抗對測量結(jié)果的影響，需要在整流橋的電網(wǎng)輸入端接入線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) (LISN) 。測試所用的LISN的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要作用是：①減小電網(wǎng)阻抗對測量結(jié)果的影響；②隔離來自電網(wǎng)端的干擾。由于LISN的隔離作用，可以把電網(wǎng)端視作一僅有基波電勢和內(nèi)阻抗的電源。研究對象的等效電路如右圖5所示。?
參考資料 >