用图表法分析三相半波可控整流电路

福州市第一技工学校 黄丽辉



用图表法分析三相半波可控整流电路

福州市第一技工学校 黄丽辉

晶闸管系强弱电的重要接口，应用广泛，但由于它比二极管多了一个控制极，增加了理解的难度。该文化繁为简，以表格形式，直观地分析三相半波可控整流电路的工作原理，并依此画出整流输出波形，简单、直观、易懂。

晶闸管 三相 整流 图表法

晶闸管整流电路是技校电工电子专业学生学习《电子技术基础》时必须掌握的知识点。教学大纲的要求是：掌握三相半波可控整流电路的工作原理和分析方法。教学实践中发现，学生对晶闸管整流电路的相关知识普遍掌握得不好。必须寻求一种有效的教学方法，以突破教学重点和难点。在讲授教材§5-3（晶闸管三相可控整流电路）的过程中，笔者尝试用表格和波形图相结合的方法，直观地分析三相半波可控整流电路的工作原理，课堂效果较好。以下是教学实例。

1 复习相关知识，做好分析准备

晶闸管三相可控整流电路涉及的知识点很多，讲授新课前先回顾一下。

图1 三相半波二极管整流电路

1.3 晶闸管工作特点。我提出3个问题，分别请3名学生回答。

晶闸管导通的条件：AK＞0且GK＞0。

晶闸管导通后的特点：导通后门极失去控制，管子维持导通。

晶闸管关断的条件：AK≤0或A＜H。

2 列表分析原理，据表画出波形

开始上新课了。我给图1的3只二极管各加上一个控制极（图2），就变成三相半波可控整流电路。

2.1 简要介绍电路特点

V1、V2、V3共阴，只有当阳极电位A最高且门极加触发脉冲G时，管子才导通。这时强调两点：V1、V2、V3的门极触发脉冲不是同一个信号，而是依次加入，且其相序与三相交流电源的相序相同，两两相位差为120°；控制角α从自然换相点算起，其移相的最大范围是0°～150°。

图2 三相半波可控整流电路

紧接着，对照三相交流电的波形分析：在任一瞬间，U、V、W中只有一个相的电压最大，如果接在这个相电压上的晶闸管刚好有触发脉冲G，则该管导通；若没有则不导通，这时相电压第二大的相所接晶闸管如果刚好有触发信号，则导通。而一旦有一只管被触发导通，其他管就不会导通或将被关断。在一个周期内，三相电源轮流向负载供电，每相的晶闸管导通角θ=120°。

2.2 列表格分析电路工作原理

先分析α＝0°时的工作原理。画出表1，填好表头，对着图2和三相交流电的波形，分析3只晶闸管在t1～t2时间内的A、G和管子的状态。此时U最大，V1刚好有触发脉冲G1，则该管触发导通，V2和V3截止。填完后，在表格的下方补上一行，填入此时的L值。由于V1导通，所以在t1～t2，L＝U。

示范完t1～t2后，让学生分两组分别分析t2～t3、t3～t4的情况，将结论填入表格的后两列。从课堂实践看，学生分析得不错。

表1 α＝0°时各晶闸管的状态和输出电压

注：×表示该相电压不是最大值，下同。

2.3 根据表格画出输出电压波形

表1的最后一行写出了输出电压L在不同时段的值，据此，用红笔将三相交流电的相应波形段描粗，这就是输出电压L的波形（见图3）。

图3 三相半波可控整流电路波形（α＝0°）

3 依葫芦画瓢，逐步深入剖析

以下深入剖析α≠0°时电路的工作原理。为了便于理解，分别取两个有代表性的α值（30°和60°）进行分析。

3.1 α＝30°

分析方法与α＝0°一样，只是表头ωt一行必须在自然换相点（150°、270°、390°）将每个时间段各分为两个部分。先示范分析第一个时间段t1’～t2’的状态，然后把学生分成4组，每组分析一个部分，并各派一名代表将结论填入表2。由于是集体分析，学生可以取长补短。

输出波形的画法与α＝0°时的画法一样（图4）。由图可见，此时波形仍然是连续的。这里提醒学生注意：波形处于连续和不连续的临界点，如果α值继续加大，波形将不连续。即在0°≤α≤30°范围内，波形是连续的。

图4 三相半波可控整流电路波形（α＝30°）

表2 α＝30°时各晶闸管的状态和输出电压

可用积分推导出当α≤30°时的输出电压计算公式：

3.2 α＝60°

α＝60°比α＝30°复杂。在90°～210°之间，U相经历了三种状态：电位最高、电位非最高、电位为负值。V相和W相也一样。这样，在表头ωt一行，除了要在自然换相点将每个时间段分开，还要在相电压由正变负的点将时间段再分开，所以，每个时间段都要分别切割成三个部分。

引导学生先画表头，把每个时间段的ωt分成三个部分，依次填入表3。接着，我提问9名学生，引导他们分析t1’’～t2’’的状态。这时强调一点：这里跟前面有一个不一样的地方，t1’’～t2’’时刻的输出电压L并非只有一个值，因为ωt=180°～210°时，V1、V2、V3全部截止，这时L=0。

然后，我让学生自由组合成6组，分别分析t2’’～t3’’和t3’’～t4’’时刻共6个时段管子的状态，并开展竞赛。虽然学生水平有参差，但总体情况还不错。

表3 α＝60°时各晶闸管的状态和输出电压

4 及时归纳总结，加强巩固练习

结束这次课之前，我把α值分为两部分（0°≤α≤30°，30°＜α≤150°），以口述形式分别总结其工作原理、波形特点、输出电压计算公式。

为了巩固课堂知识，我让1组、3组和2组、4组的学生分别分析α＝15°、α＝90°的工作原理，要求学生自己画表格、填状态、画波形、写输出电压公式。课堂上，由于有集体合作也有竞赛，课堂气氛热烈。

为了检验学生的实际掌握情况，第二次上课时，我提问了这部分内容，多数学生能正确回答。单元测验显示，学生对这部分内容的掌握情况良好。可见，用图表法分析三相半波可控整流电路，可以引导学生有效掌握教学重点，突破教学难点。