可控硅整流电路是以晶闸管（可控硅）为开关器件的相控整流电路，通过调节触发角α将交流电变换为电压连续可调的直流电。本页系统解析单相半波、单相桥式半控/全控、三相半波、三相桥式全控等主流拓扑的结构、输出公式、移相范围与脉波数，并给出参数计算实例与故障波形诊断方法。
可控硅整流电路（又称晶闸管相控整流电路）是以晶闸管为整流元件、采用相位控制方式实现负载端直流电能控制的可控整流电路。它通过控制晶闸管触发导通的相位角（触发角α），即可控制直流输出电压平均值，故称相控整流（电子产品世界百科「相控整流电路」词条）。
可控硅整流电路解决了二极管不可控整流「输出电压固定不可调」的痛点：α越小，晶闸管导通越早、输出越高；α越大，导通越晚、输出越低，从而实现从零到最大值的连续调节。按输入相数可分为单相、三相与多相电路；按电路结构分为半波、全波与桥式电路；按器件组成分为半控（晶闸管+二极管）与全控（全部晶闸管）电路。其中三相桥式全控整流电路（6脉波）是工业中应用最广泛的拓扑，广泛用于直流电机调速、电镀、电解、发电机励磁与高压直流输电（HVDC）。
可控硅整流电路的分类有三个维度（科普中国「整流电路」词条）：
脉波数概念：脉波数就是在交流电源的一个周期之内直流侧输出波形的重复次数。通常脉波数越多，直流侧输出越平滑，交流侧电流越接近正弦波。单相半波整流为1脉波，单相全波/桥式为2脉波，三相半波为3脉波，三相桥式为6脉波，十二相整流电路可得到12脉波（科普中国「整流电路」词条）。
| 电路类型 | 晶闸管数 | 脉波数 | 输出公式（阻性负载） | 主要应用 |
|---|---|---|---|---|
| 单相半波可控整流 | 1 | 1 | Ud=0.45U2(1+cosα)/2 | 小功率调压、教学实验 |
| 单相桥式半控整流 | 2（+2二极管） | 2 | Ud=0.9U2(1+cosα)/2 | 中小功率直流电源 |
| 单相桥式全控整流 | 4 | 2 | Ud=0.9U2cosα | 可逆调速、中功率 |
| 三相半波可控整流 | 3 | 3 | Ud=1.17U2cosα | 中大功率直流电源 |
| 三相桥式全控整流 | 6 | 6 | Ud=2.34U2cosα | 工业主流：电镀电解、调速、HVDC |
脉波数越多，直流侧输出越平滑，交流侧电流越接近正弦波；但相数增加越多，各相通电时间越短，整流元件与变压器副边绕组利用率变差，装置体积变大、成本提高。——科普中国「整流电路」词条
单相半波可控整流电路是结构最简单的可控整流电路，由电源变压器、1只晶闸管与负载电阻串联构成。交流输入为单相，直流输出电压波形只在交流输入的正半周出现，故称半波。
阻性负载下输出直流电压平均值：Ud = 0.45U2(1+cosα)/2，其中U2为变压器二次电压有效值。α=0时Ud=0.45U2，α=180°时Ud=0，移相范围为0°~180°。晶闸管承受的最大正、反向电压为√2U2。
单相桥式半控整流电路由2只晶闸管与2只整流二极管组成：晶闸管VT3、VT4的阴极连在一起（共阴极接法），二极管D1、D2的阳极连在一起（共阳极接法），两者构成半控桥。正半周时VT3与D2导通，负半周时VT4与D1导通，负载上得到缺角的全波电压波形，输出脉动频率为电网频率的2倍。
阻性负载下输出公式：Ud = 0.9U2(1+cosα)/2，脉波数为2。电子产品世界百科「相控整流电路」词条给出了半控桥与全控桥的统一关系式：全控桥式Ud=Ud0·cosα，半控桥式Ud=Ud0·(1+cosα)/2，其中Ud0为空载无相位控制时电压（单相桥式Ud0=0.9U2）。
当α突然增大至180°或触发脉冲丢失时，会发生一个晶闸管持续导通而两个二极管轮流导通的情况，负载电压成为正弦半波，其平均值保持恒定，整流器失去调节作用，这种现象称为失控（网易《单相可控整流电路分析》）。消除失控的办法是在负载两端并联续流二极管：当直流电压变负时，续流二极管成为直流侧环流的路径，维持输出电压为零（电子产品世界百科「相控整流电路」词条）；它同时为感性负载提供续流通路。
单相桥式全控整流电路由4只晶闸管构成全控桥，四个桥臂全部为可控器件。阻性负载下输出公式：Ud = 0.9U2cosα，α=0时Ud=0.9U2，移相范围0°~180°。
与半控桥的关键区别在于：全控桥的所有整流元件都可控，输出直流电压平均值及极性可通过控制导通状况调节，功率既可电源向负载传送，也可由负载反馈给电源（有源逆变）。当α>90°且负载为直流电动机等反电动势负载时，电路进入有源逆变状态，将机械能回馈电网——这是直流可逆调速系统的核心：正组桥整流电动、反组桥逆变回馈，实现四象限运行。
单相桥式全控整流用于中小功率可逆调速、直流电机励磁等场合。相比半控桥，其触发系统更复杂（需保证对角晶闸管成对触发），但具备能量双向流动能力。触发系统的同步与移相实现细节见本站触发控制专题页。
三相半波可控整流电路由3只晶闸管组成，三个晶闸管的阴极连接在一起作为直流输出正端（共阴极接法），阳极分别接三相电源，负载另一端接变压器中性点。为获得中线，变压器二次侧必须接成星形，一次侧接成三角形以抑制3次谐波流入电网（CSDN《AC-DC-三相半波可控整流电路》）。
与单相电路不同，三相可控整流电路中控制角的起点不在交流电压过零点，而是在自然换流点（自然换相点）——即三相相电压的交点。共阴极组中哪一相相电压最高，对应晶闸管就最具备导通条件（搜狗百科「三相桥式全控整流电路」词条）。
输出公式：Ud = 1.17U2cosα（U2为变压器二次相电压有效值），脉波数为3。阻性负载下移相范围为0°~150°，每个晶闸管最大导通角120°。
三相半波电路的缺点是变压器绕组中存在直流磁化分量、利用率低，且必须引出中线。因此实际工业中大功率场合更多直接采用三相桥式全控电路。
三相桥式全控整流电路是工业中应用最广泛的整流电路。其实质是一组共阴极与一组共阳极的三相半波可控整流电路的串联：阴极连接在一起的3个晶闸管VT1、VT3、VT5称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管VT4、VT6、VT2称为共阳极组（搜狗百科「三相桥式全控整流电路」词条）。
六个晶闸管按1-2-3-4-5-6顺序触发，相邻触发脉冲相位差60°；任何时刻必须有两只晶闸管同时导通（一只共阴极组+一只共阳极组）才能形成导电回路，每只晶闸管导通120°。交流电源一个周期内直流侧输出6个波头，脉动频率为300Hz（50Hz电网下为电网频率的6倍），故称6脉波整流（搜狐·鸿蒙电力《三相桥式全控整流电路的工作原理》）。
| 区间 | 导通晶闸管（共阴极+共阳极） | 输出线电压 |
|---|---|---|
| 第1段（0°~60°） | VT1 + VT6 | uab |
| 第2段（60°~120°） | VT1 + VT2 | uac |
| 第3段（120°~180°） | VT3 + VT2 | ubc |
| 第4段（180°~240°） | VT3 + VT4 | uba |
| 第5段（240°~300°） | VT5 + VT4 | uca |
| 第6段（300°~360°） | VT5 + VT6 | ucb |
由于三相桥式整流电路是两组三相半波电路的串联，整流电压为三相半波时的两倍，输出公式：Ud = 2.34U2cosα（U2为变压器二次相电压有效值，电流连续模式）。阻性负载下α≤60°时电流连续、每管导通120°；α>60°时输出电压出现零值、电流断续，整流状态移相范围为0°~120°。大电感负载（电流连续）下α<90°为整流状态，α>90°输出电压平均值为负，进入有源逆变状态。
三相桥式全控整流电路必须用双窄脉冲或宽脉冲触发，其移相范围为0°~120°，最大导通角为120°，主要用于电压控制要求高或要求逆变的场合。——搜狗百科「三相桥式全控整流电路」词条
电流断续后要让应导通的一对晶闸管（一只共阴极组+一只共阳极组）同时有触发脉冲才能再次导通，因此必须采用宽脉冲（宽度大于60°、小于120°，一般取80°~100°）或双窄脉冲触发（触发某号晶闸管时同时给前一号补发脉冲）。晶闸管承受的最大正、反向电压均为线电压的峰值（电子产品世界百科「相控整流电路」词条）。
三相桥式全控整流是工业直流电源的主流方案。其拓扑构成与晶闸管导通机理和本站工作原理专题页一脉相承，器件定额计算详见选型设计专题页。
三相桥式半控整流电路由3只晶闸管（共阴极组）与3只整流二极管（共阳极组）组成，结构比全控简单、触发电路要求低。与单相半控桥类似，三相半控桥同样存在失控风险，需要在直流侧并联续流二极管；且半控桥不能实现有源逆变，只适用于不需要能量回馈的中大功率整流场合。
当整流功率进一步增大（如轧钢电动机功率达数兆瓦），为减轻高次谐波对电网的干扰，可采用十二相、十八相、二十四相乃至三十六相的多相整流电路。12脉波整流常用两组三相桥串联或并联组成：变压器次级两个绕组一个接成星形、一个接成三角形，相位差30°，分别供给两组三相桥（电子产品世界百科「相控整流电路」词条）。
谐波方面：在三相P脉波整流电路中仅产生nP±1次谐波（n=1,2,…）。6脉波整流产生5、7、11、13次特征谐波；12脉波整流最低次谐波频率为600Hz，主要谐波为11、13次，5、7次谐波相互抵消，谐波含量显著降低，交流侧电流更接近正弦波（电子产品世界百科「相控整流电路」词条）。因此12脉波整流广泛应用于HVDC换流站、超大功率电解等对电能质量要求高的场合。脉波数越多输出越平滑，但相数增加会使各相通电时间变短、元件与变压器绕组利用率变差、装置体积与成本上升（科普中国「整流电路」词条）。
| 对比项 | 阻性负载 | 感性负载（大电感） |
|---|---|---|
| 电流相位 | 电流与电压同相，波形完全一致 | 电感储能阻碍电流变化，电流连续平直 |
| 三相桥式α范围 | α≤60°电流连续；α>60°电流断续 | 电流连续模式：α<90°整流，α>90°逆变 |
| 输出电压波形 | 无负值，正半周片段 | 出现负面积，平均值降低 |
| 工程处理 | 波形直观，常作假负载调试 | 需串联平波电抗器保证最小电流连续 |
| 续流需求 | 无需续流二极管 | 单相半波/半控电路需续流二极管 |
例1：三相380V（线电压）直接供电的三相桥式全控整流器，要求输出0~500V可调直流电压。三相电源相电压U2=380/√3≈220V，α=0时最大输出Udmax=2.34×220≈515V≥500V，满足要求。若要求输出600V，则需升压变压器使二次相电压U2≥600/2.34≈256V。
例2：上述电路中晶闸管承受的最大电压为线电压峰值√2×380≈537V，考虑电网波动10%与换相过电压，取2~3倍裕量：537×1.1×(2~3)≈1180~1770V，因此选择1200V或1600V电压等级的晶闸管，电压等级宁高勿低（拓冰科技三相桥式全控整流器解析）。
例3：负载额定直流电流Id=500A。三相桥式电路中每只晶闸管每周期导通120°，流过管子的电流平均值为Id/3，有效值约0.577Id。晶闸管手册通态平均电流按正弦半波180°导通定义，需按实际120°方波折算（折算系数约0.367）：所需额定通态平均电流≥Id/0.367≈2.72Id≈1360A；考虑散热条件，风冷一般取3~4倍Id（即1500~2000A等级模块），水冷可取2.5~3倍。
工程经验：三相桥式全控整流的设计基准是α=0时的最大输出Ud=2.34U2，所有电压等级与控制范围都以此为锚点反推变压器二次电压与晶闸管定额。晶闸管电压「宁高勿低」，一个电网浪涌即可造成击穿。——拓冰科技《三相桥式全控整流器：从原理到工程实践的全方位解析》
完整的六步选型流程与更多设计计算见本站选型设计专题页。
调试要点：先用示波器检查六路触发脉冲顺序（1-2-3-4-5-6、间隔60°、双脉冲形式），再带阻性假负载验证Ud波形为连续6个波头，最后才接实际负载。——拓冰科技调试经验、CSDN《三相桥式全控整流电路》博客