最も一般的な AC から DC への整流方式

整流器は、電気エネルギーを交流から直流に変換するように設計された電子デバイスです。整流器は、片面導通の半導体デバイスであるダイオードとサイリスタに基づいています。

低負荷電力（最大数百ワット）では、単相整流器を使用して交流から直流への変換が行われます。このような整流器は、直流電流、中小電力の DC モーターの励磁巻線などでさまざまな電子機器に電力を供給するように設計されています。

整流器回路の動作を理解しやすくするために、整流器が抵抗負荷で動作する計算から進めていきます。

単相半波（単周期）整流回路

図 1 に最も単純な整流回路を示します。この回路には、変圧器の二次巻線と負荷の間に接続された整流器が含まれています。

図 1 - 単相半波整流器: a) 回路 - ダイオードが開いた状態、b) 回路 - ダイオードが閉じた状態、c) 動作のタイミング図

電圧 u2 は正弦波状に変化します。正と負の半波（半周期）が含まれています。負荷回路の電流は、正の電位がダイオード VD のアノードに印加されるとき、正の半サイクルでのみ流れます (図 1、a)。電圧u2の極性が逆の場合、ダイオードは閉じられ、負荷に電流は流れませんが、逆電圧Urevがダイオードに印加されます（図1、b）。

チェ。二次巻線電圧の半波だけが負荷全体に放出されます。負荷の電流は一方向にのみ流れ、脈動特性を持っていますが、直流です (図 1、c)。この形式の電圧 (電流) は DC パルスと呼ばれます。

整流された電圧と電流には、DC (有用な) 成分と AC 成分 (リップル) が含まれます。整流器動作の品質面は、有用なコンポーネントと電圧および電流励起との関係によって評価されます。この回路のリップル率は 1.57 です。期間 Un = 0.45U2 の補正電圧の平均値。ダイオードの逆電圧の最大値 Urev.max = 3.14Un。

この回路の利点はその単純さですが、欠点はトランスの使い方が不適切、ダイオードの逆電圧が大きい、整流電圧のリップル率が高いことです。

単相ブリッジ整流回路

ブリッジ回路に接続された 4 つのダイオードで構成されます。変圧器の二次巻線はブリッジの一方の対角線に接続され、負荷はもう一方の対角線に接続されます(図2)。ダイオード VD2、VD4 のカソードの共通点は整流器の正極であり、ダイオード VD1、VD3 のアノードの共通点は負極です。

図 2 - 単相ブリッジ整流器: a) 正の半波整流回路、b) 負の半波整流、c) 動作のタイミング図

二次巻線の電圧の極性は、電源ネットワークの周波数に応じて変化します。この回路のダイオードは、直列のペアで動作します。電圧 u2 の正の半サイクルでは、ダイオード VD2、VD3 に電流が流れ、ダイオード VD1、VD4 に逆電圧が印加され、ダイオード VD1、VD4 が閉じます。電圧 u2 の負の半サイクル中、ダイオード VD1、VD4 に電流が流れ、ダイオード VD2、VD3 が閉じ、負荷電流は常に一方向に流れます。

主電源電圧の両方の半周期 Un = 0.9U2、リップル係数 — 0.67 が負荷全体に分散されるため、回路は全波 (プッシュプル) です。

ダイオード スイッチング ブリッジ回路を使用すると、単相変圧器を使用して 2 つの半サイクルを整流できます。さらに、ダイオードにかかる逆電圧は 2 分の 1 になります。

中電力および高電力の消費者には、から直流電流が供給されます。 三相整流器これを使用すると、ダイオードの電流負荷が減少し、リップル率が減少します。

三相ブリッジ整流回路

回路は 6 つのダイオードで構成されており、カソード ダイオード VD1、VD3、VD5 とアノード VD2、VD4、VD6 の 2 つのグループ (図 2.61、a) に分割されます。負荷はダイオードのカソードとアノードの接続点の間に接続されます。常設橋の対角線へ。回路は三相ネットワークに接続されています。

図 3 — 三相ブリッジ整流器: a) 回路、b) 動作のタイミング図

いつでも、負荷電流は 2 つのダイオードを流れます。カソードグループでは、アノード電位が最も高いダイオードが期間の 3 分の 1 ごとに動作します (図 3、b)。アノードグループでは、期間のこの部分では、カソードが最大の負電位を持つダイオードが動作します。各ダイオードは周期の 3 分の 1 だけ動作します。この回路のリップル率はわずか 0.057 です。

制御整流器 - 交流電圧 (電流) の補正とともに、補正された電圧 (電流) の値の調整を行う整流器。

制御整流器は、DC モーターの速度、白熱灯の明るさ、バッテリーの充電時などを制御するために使用されます。

制御された整流回路はサイリスタに基づいて構築されており、サイリスタの開放モーメントの制御に基づいています。

図 4a は、単相制御整流器の図を示しています。主電源電圧の 2 つの半波を補正できるように、2 相二次巻線を備えた変圧器が使用され、逆位相の 2 つの電圧が形成されます。サイリスタは各フェーズでオンになります。電圧 U2 の正の半サイクルはサイリスタ VS1 を整流し、負の半サイクルは VS2 を整流します。

CS 制御回路はサイリスタを開くパルスを生成します。開始パルスのタイミングによって、半波のどれだけが負荷に解放されるかが決まります。アノードに正の電圧がかかり、制御電極に開放パルスが印加されると、サイリスタが開きます。

パルスが時刻 t0 に到着した場合 (図 4、b)、サイリスタは半サイクル全体にわたってオープンになり、負荷の最大電圧が上昇します。時刻 t1、t2、t3 に到達した場合、ネットワーク電圧の一部のみがオープンになります。負荷に解放されます。

図 4 — 単相整流器: a) 回路、b) 動作のタイミング図

サイリスタの自然点火の瞬間から測定され、度で表される遅延角は、制御角度または調整角度と呼ばれ、文字 α で表されます。角度 α (サイリスタのアノードの電圧に対する制御パルスの位相シフト) を変更することにより、サイリスタの開状態の時間が変更され、それに応じて負荷の補正電圧が変更されます。