整流电路是电力电子学中最早的一种电能变换方式，现代电网中应用的各种变流装置一般均具有整流环节，如三相全桥整流电路、 带双反星可控整流电路和12脉波可控整流电路等均可以看作是三相半波整流电路的不同组合形式。因此，对最基础的三相半波可控整流电路进行仿真及实验研究将有助于后续的复杂整流电路的研究。在实践中，存在着与整流过程相反的工作状态，即逆变，如电力机车下坡行驶时，直流电动机作为发电机制动运行，电机发出交流电。在该种情况下，变流装置的主电路形式并未发生变化，只要适当调整电路工作状态即可满足有源逆变产生的条件，因此常将有源逆变作为整流电路的一种工作状态进行分析。
整流电路一般有相控式与PWM控制方式两种，前者属于低频电路，后者为高频电路。本文中的DJDK-1型电力电子技术实验装置平台为相控式。笔者在以上两种电路实验过程中发现了两种异常现象：一是在三相半波整流电路阻感性负载下，当3个晶闸管均关断时负载中会流过负向电流；二是在三相半波有源逆变电路中，开关管切换时刻，开关管两端与负载两端均出现电压振荡现象。本文对这两种现象进行分析，并建立相关元件的改进等效仿真模型。
基于DJDK- 1型电力电子技术实验装置平台的三相半波整流实验电路及其Simulink仿真接线如图3所示。
实验电路中，取三相对称交流电源相电压有效值为130 V，频率为50 Hz。通过依次触发各个晶闸管导通，在负载上可以得到期望的波形。实验中负载R=450 Ω，L=700 mH。DJK02-3为晶闸管控制驱动模块，同步信号取自交流电源。仿真图中晶闸管的并联电压吸收支路已设定在模块内部。
三相半波有源逆变电路及仿真连接如图4所示。与整流电路相比，逆变电路的不同之处在于：在负载端接入的是反向的直流电动势，且电势稍大于变流电路直流电压的平均值。电路需要满足触发角90°<α<180°才可以在逆变状态工作。
一般将晶闸管作为整流电路的理想器件，即：晶闸管只具有对电流的开通和关断作用，当阳极与阴极电压差大于零时，只要提供有效触发脉冲即可导通，当电流低于维持电流时，晶闸管就会关断。
上海电力学院电力电子实验装置中晶闸管及其保护电路模型如图5a所示，其中FUSE为过流保护用保险丝，电容C与电阻R组成了du/dt吸收电路。各元件型号及参数如下：VT为 KP5；FUSE为2.5A；R为120 Ω/8 W；C为0.047 μF/250 V。当三相晶闸管均关断时，电路中存在3个吸收电路先并联再与负载电路串联工作的情况。假设3条支路器件参数完全相同，简化电路模型如图5b所示。其中，等效电路有如下数量关系: 等效电容Ce=C1//C2//C3=C1 C2 C3，等效电阻Re=R1//R2//R3 R。
对于有源逆变电路中开关切换时刻出现的电压振荡现象，由电路知识可知，该现象必然与电感和电容有关。通过本文对晶闸管模型的分析可知，晶闸管本身并联的du/dt吸收电路含有电容，而且逆变电路始终工作在连续状态，即任意时刻有且只有一个晶闸管导通。当晶闸管处于导通状态时，缓冲电路被短路，电容不参与振荡。因此，电路中必然存在其他元件含有电容参数，而且这一电容参数就在变压器中。
在实验过程中发现，三相市电需经过三相变压器降压至电路工作电压。而原始仿真中只是通过等效出的工作电压接入电路，因此将导致变压器模型理想化，并将引入仿真误差。理想的变压器是指忽略磁路饱和、磁滞损耗、涡流损耗、分布参数等因素，只要满足关系V1/V2=n1/n2，I1/I2=n2/n1的变压器，在理想变压器中原副边只有磁联系，而无电联系。 2100433B
