2. 誘導性負荷の場合 12.AC-DC コンバータ（整流回路）（ 4 ）

12. AC-DCコンバータ（整流回路）（4）

12. AC-DC Converter (Rectification Circuit) ( 4 )

1. 単相全波サイリスタ整流回路 2. 誘導性負荷の場合

3. モード解析法による動作解析

講義内容

単相全波サイリスタ整流回路

T

T

T

v_s v_o

T

θ

θ

θ 0

0 0

T

v

v

R T

T

T

T

i

i

i

ゲート信号

v

v_g1,4

i_T+ i_Tー

v_g2,3

Mode.1

θ

θ

θ

① ➁ ➂

π 2π

④ ⑤ ⑥ 0

0

0 α₊ β₊

α_ー β_ー

v

v

v

R

T

T

T

T

Mode.1：0 ≤ θ < α₊

v_g = 0かつ i_o = 0 により，サイリスタは OFF 状態となるため，

出力側に電流・電圧は発生しない．

v_g1,4 v_g2,3

i_T+ i_Tー

Mode.2

① ➁ ➂

π 2π

④ ⑤ ⑥ 0

0

0 α₊ β₊

α_ー β_ー

v

v

Mode.2：α₊ ≤ θ < β₊

v_g > 0 となり，サイリスタが ターンオン する。ここで抵抗負荷 であるため，出力側の波形は 位相 が 遅れず に現れる．

v

v

R

T

T

T

T

i

i

v_g1,4 v_g2,3

i_T+ i_Tー

θ

θ

θ

Mode.3（※以降，類似モードの繰り返し）

① ➁ ➂

π 2π

④ ⑤ ⑥ 0

0 0

v_g1,4 v_g2,3

i_T+ i_Tー

α₊ β₊

α_ー β_ー

v

v

Mode.3：β₊ ≤ θ < π

v_g = 0となるが，サイリスタは 主電流 ( i_o) が ゼロ になるまで ON 状態が続くため，v_gを除いてMode2の状態が継続する．

v

v

R

T

T

T

T

i

i

θ

θ

θ

平滑リアクトルを追加した場合（誘導性負荷）

θ

θ

θ 0

0 0

v_g1,4

i_T+ i_Tー

v_g2,3

T_ON(1,4)

T_ON(2,3) T_ON(2,3)

v_s v_L

v_o v_R

平滑リアクトルを追加

v

v

R

i

v

v

L i

i

T

T

T

T

T_s

Mode.0

θ_m+

θ

θ

⓪ ① ②

π 2π

③ ④ ⑥ 0

0 0

α₊ β₊ α_ー β_ー

v_g1,4 i_T+

⑤ ⑦ ⑧ ⑨ θ

i_Tー

θ_mー

v_o

v_L

v_R v_s

v_g2,3 Mode.0：0 ≤ θ < α₊

前のモード (Mode:9) で平滑リアクトル ( L ) からの 放電 が 残っているため，主電流 が ゼロ にならず，T₂ と T₃ は ON と なる．また，ゲート信号 v_g1,4 が入力していないため，T₁ とT₄ は OFF のままとなる．また，| v_R| < | v_L| であるため，

出力電圧 v_oは 負 となる．

v_s

v_R R i_o

v_o v_L

L

i_Tー T₁ T₃

T₂ T₄

Mode.1

θ_m+

⓪ ① ②

π 2π

③ ④ ⑥ 0

0 0

α₊ β₊ α_ー β_ー

v_g1,4 i_T+

⑤ ⑦ ⑧ ⑨

i_Tー

θ_mー

v_o

v_L

v_R v_s

v_g2,3 Mode.1： α₊ ≤ θ < α₊ + Δ

v_g1,4 が入力され， T₁ と T₄ は ターンオン となり，電源から

電流が流れる．それと同時に，T₂ と T₃ に流れていた L からの電流は電源からの電流と打ち消される．

これにより， T₂ と T₃ に対する 主電流 が ゼロ になるため，

T₂ と T₃ は ターンオフ となる．

v_s

v_R R i_o

v_o v_L

L i_T+

i_Tー T₁ T₃

T₂ T₄

θ

θ θ

Mode.2

θ_m+

⓪ ① ②

π 2π

③ ④ ⑥ 0

0 0

α₊ β₊ α_ー β_ー

v_g1,4 i_T+

⑤ ⑦ ⑧ ⑨

i_Tー

θ_mー

v_o

v_L

v_R v_s

v_g2,3 Mode.2：α₊ + Δ ≤ θ < β₊

前のモード (Mode.1) によって T₂ と T₃ が ターンオフ となり，

電源からの電流は T₁ と T₄ を通して負荷に流れる．

また， L はMode.1からMode.3にかけて v_Lが 正 となり，

充電 に移行している．

v_s

v_R R i_o

v_o v_L

L i_T+

T₁ T₃

T₂ T₄

θ

θ θ

Mode.3

θ_m+

⓪ ① ②

π 2π

③ ④ ⑥ 0

0 0

α₊ β₊ α_ー β_ー

v_g1,4 i_T+

⑤ ⑦ ⑧ ⑨

i_Tー

θ_mー

v_o

v_L

v_R v_s

v_g2,3 Mode.3： β₊ ≤ θ < θ_m+

v_g1,4 が OFF となったが，サイリスタは 主電流 (i_T+)が ゼロ に

なるまで ON 状態が続くため，v_g1,4 を除いて，Mode.2の 状態が継続する．また，θ_m+ において L の 充電 が終わり，

v_Lが ゼロ となる．それと同時に，負荷電流 i_oが 最大 となるため，負荷電圧 v_R も 最大 となる．

v_R R i_o

v_o v_L

L i_T+

T₁ T₃

T₂ T₄ v_s

θ

θ θ

Mode.4（※以降，類似モードの繰り返し）

θ_m+

⓪ ① ②

π 2π

③ ④ ⑥ 0

0 0

α₊ β₊ α_ー β_ー

v_g1,4 i_T+

⑤ ⑦ ⑧ ⑨

i_Tー

θ_mー

v_o

v_L

v_R v_s

v_g2,3 Mode.4： θ_m+ ≤ θ < π

v_L< 0 となり， L も 充電 から 放電 に移行する．

そのため，充電されたエネルギーが放出するので，i_oは

徐々に 小さく（傾き変化）なる．また，v_Lが 正 から 負 に 変化するので，v_R も 小さく なる．ただし，主電流 (i_T+)が ゼロ になっていないため，T₁ と T₄ の ON 状態は続く．

v_R R i_o

v_o v_L

L i_T+

T₁ T₃

T₂ T₄ v_s

θ

θ θ