整流器是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置，整流器的主要應(yīng)用是把交流電源轉(zhuǎn)為直流電源， 由于很多的電氣設(shè)備都需要使用直流，但電力公司的供電是交流，因此除非使用電池，否則電氣設(shè)備的電源供應(yīng)器內(nèi)部都少不了整流器。

       可控硅整流柜作為常用的整流設(shè)備，廣泛應(yīng)用在離子膜燒堿電解、有色金屬電解、電解水制氫、電解稀土、電解氟化氫制氯氣、電解海水制次氯酸鈉、電解鹽水制次氯酸鈉、電鍍、陽極氧化、電泳、電拋光、充電、直流電弧爐加熱、晶體加熱、核電實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)中。

       那么可控硅整流柜是如何實(shí)現(xiàn)交流變直流，即整流及實(shí)現(xiàn)輸出電壓調(diào)節(jié)的呢？

一、二極管整流電路 

       整流(rectification circuit)是利用二極管的單向?qū)щ娦?，把交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電的過程。常見的整流電路有半波、全波、橋式和倍壓整流等幾種形式。

       我們先以二極管為例講述整流原理：

       橋式整流電路(bridge rectifier)：由四個(gè)二極管接成電橋形式，故稱橋式整流。

       在變壓器副邊電壓的正半周，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，電流i1方向如紅色箭頭所示。在電壓的負(fù)半周時(shí)，電流i2方向如藍(lán)色箭頭所示。

       在交流電壓u2的一個(gè)周期內(nèi)，二極管D1、D3和D2、D4輪流導(dǎo)通和截止，在負(fù)載RL上就得到了一個(gè)單方向的全波脈動(dòng)電壓和電流。這一過程即實(shí)現(xiàn)了交流變直流，即整流。

一、何為可控硅？

       可控硅也叫晶體閘流管，簡(jiǎn)稱晶閘管(thyristor)，是一種可控的單向?qū)щ婇_關(guān)，能用作強(qiáng)電控制的大功率半導(dǎo)體器件，由于它能在弱電信號(hào)的作用下，可靠地控制強(qiáng)電系統(tǒng)的各種電路，所以使半導(dǎo)體電子技術(shù)的應(yīng)用由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域?？煽毓枘芡ù箅娏?，有耐高壓、反應(yīng)快、控制特性好、體積小、重量輕、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛用于電力、電子和控制等各個(gè)科研領(lǐng)域，也日益廣泛用于醫(yī)用X線機(jī)的控制系統(tǒng)中。但它也存在過載能力低、抗干擾能力差等缺點(diǎn)，需要在實(shí)際應(yīng)用中采取措施加以克服。

       可控硅在二極管的基礎(chǔ)上，增加了門極，在整流電路中，需要對(duì)門極提供門極觸發(fā)信號(hào)，從而控制可控硅導(dǎo)通的時(shí)間，達(dá)到整流及調(diào)節(jié)直流輸出的目的。

二、可控硅的結(jié)構(gòu)和工作原理

1. 可控硅的結(jié)構(gòu)

       可控硅由兩層P型和兩層N型半導(dǎo)體交替構(gòu)成。它的三個(gè)電極分別為陽極A、陰極K和控制極G。這個(gè)PNPN器件中間，形成了三個(gè)PN結(jié)J1、J2、J3，相當(dāng)于三個(gè)二極管正反向相間串聯(lián)而成。如果只在陽極A和陰極K之間加上電壓，不管所加電壓的極性如何，這三個(gè)二極管中至少有一個(gè)是處于反向偏置，因而不會(huì)導(dǎo)通，器件均處于截止?fàn)顟B(tài)。

2. 可控硅的工作原理

為了說明可控硅的工作原理，我們把它看成是由PNP和NPN型兩個(gè)晶體三極管連接而成，每一個(gè)晶體管的基極與另一個(gè)晶體管的集電極相連，如圖所示。陽極A相當(dāng)于PNP型晶體管T1的發(fā)射極，陰極K相當(dāng)于 NPN型晶體管T2的發(fā)射極。

導(dǎo)通后，其壓降很小，電源電壓幾乎全部加在負(fù)載上，可控硅中就流過負(fù)載電流。

在可控硅導(dǎo)通之后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋?zhàn)饔脕砭S持，即使控制極電流消失，可控硅仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)。所以，控制極的作用僅僅是觸發(fā)可控硅使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去控制作用了。要想關(guān)斷可控硅，必須將陽極電流減小到使之不能維持正反饋過程，也可以將陽極電源斷開或者在可控硅的陽極和陰極之間加一個(gè)反向電壓。

因此，可控硅是一個(gè)可控的單向?qū)щ婇_關(guān)。它與二極管相比，不同在于可控硅正向?qū)щ娛芸刂茦O電流的控制；與三極管相比，不同在于可控硅對(duì)控制極電流沒有放大作用。

四、可控硅整流

應(yīng)用可控硅實(shí)現(xiàn)將交流電變?yōu)榇笮】烧{(diào)的直流輸出電壓的過程稱為可控整流。較常用的可控整流電路是半控橋式整流電路，與單相不可控橋式整流電路相似，只是其中兩個(gè)臂中的二極管被可控硅所取代。

t1時(shí)刻控制T1導(dǎo)通，T/2+t1時(shí)刻控制T2導(dǎo)通，則電路波形如圖。設(shè)

α=0，Uo=0.9U2，輸出電壓最高，相當(dāng)于不可控二極管單相橋式整流電壓；α=180°，Uo=0，可控硅全關(guān)斷。負(fù)載電阻RL中整流電流的平均值為：

可見，當(dāng)U2一定時(shí)，改變控制角α，即改變觸發(fā)脈沖的加入時(shí)刻，就可改變直流輸出電壓的平均值，也就達(dá)到了可控整流的目的。

實(shí)際應(yīng)用中，整流形式更為復(fù)雜，有三相橋全控整流、雙反星帶平衡電抗器整流電路，有6脈波、12脈波、24脈波等多脈波整流，有同相逆并聯(lián)和非同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)等等。