小孫問(wèn)：“在圖10－6所示的逆變橋中,，晶閘管導(dǎo)通之后，是怎樣關(guān)斷的呢,？”

張老師說(shuō)：“實(shí)際的逆變橋的結(jié)構(gòu)有好幾種方式,，換流過(guò)程比較復(fù)雜。這里所說(shuō)的換流過(guò)程,，是指從某一相晶閘管導(dǎo)通切換到另一相晶閘管導(dǎo)通的過(guò)程,。

逆變橋的結(jié)構(gòu)如圖6－7所示,，其換流過(guò)程如下：

1．換流前狀態(tài)

假設(shè),，在換流前，SCR₁和VD₁以及SCR₂和VD₂處于導(dǎo)通狀態(tài),，電流的路徑如圖（a）中之路徑①：

電源‘＋’→SCR₁→VD₁

→U相繞組→W相繞組

→電源‘－’

電流從U相進(jìn),，W相出。在此過(guò)程中,，電容器充電,，左‘＋’右‘－’。C₁和C₃串聯(lián)后又和C₅并聯(lián),。以后就籠統(tǒng)地稱為合成電容C吧,。

2．SCR₃觸發(fā)導(dǎo)通

將SCR₃觸發(fā)導(dǎo)通，則電容器兩側(cè)電位上升,，SCR₁因得到反向電壓而截止,。電容器開(kāi)始放電,，電流的路徑如圖（b）中之路徑②所示：

電源‘＋’→SCR₃→C₁→VD₁

→U相繞組→W相繞組

→電源‘－’

這時(shí),，因C₁右側(cè)的電位尚低,，二極管VD₃尚未導(dǎo)通。

電流繼續(xù)從U相進(jìn),，W相出。

3．重疊換流

一方面,，電容器的開(kāi)始反向充電,，路徑②仍在繼續(xù)，如圖（c）所示,；

另一方面,，隨著電容器右側(cè)電位的升高，VD₃導(dǎo)通,，又增加了如圖（c）所示的路徑③：

電源‘＋’→SCR₃→VD₃→V相繞組→W相繞組→電源‘－’

在此過(guò)程中,，既有從U相進(jìn)，W相出的電流,，又有從V相進(jìn),，W相出的電流，故稱為重疊換流,。

4．換流完成

當(dāng)電容器反向充電完畢后,，路徑②不再繼續(xù)，就只有路徑③了,。電流從原來(lái)的從U相進(jìn)入切換為從V相進(jìn)入了,，換流完成?！?/span>

小孫問(wèn)：“這里好像只說(shuō)了晶閘管在什么時(shí)候觸發(fā),，沒(méi)有提到移相角？”

張老師說(shuō)：“假設(shè),，電動(dòng)機(jī)繞組是Y形聯(lián)接的，我們就來(lái)分析一下,。

       1．逆變橋的輸出電流

如上所述，在一個(gè)周期內(nèi),，SCR₁₁導(dǎo)通后,，是通過(guò)觸發(fā)SCR₁₃來(lái)關(guān)斷SCR₁₁的，又通過(guò)觸發(fā)SCR₁₅來(lái)關(guān)斷SCR₁₃，如圖10－8（b）所示,，所以,，每個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角都等于120°?；蛘哒f(shuō),，每個(gè)晶閘管的移相角都是30°，這是不能調(diào)節(jié)的,?！?/span>

“那…,，怎么來(lái)調(diào)節(jié)逆變橋的輸出電流呢,？”小孫問(wèn)。

張老師說(shuō)：“注意,，這是電流源逆變器,，它的電流大小取決于電源所提供的電流。實(shí)際上,，是通過(guò)改變整流橋的移相角來(lái)改變電路里的電流的,。”

“那逆變橋的輸出電壓又是怎樣控制的呢,？”小孫又問(wèn),。

2．逆變橋的輸出電壓

張老師說(shuō)：“在電壓源電路里，電源的電壓是恒定的,，電流的大小和波形取決于負(fù)載Z_L,，如圖10－9（a）所示。

而在電流源電路里,，電源的電流是恒定的,，負(fù)載兩端電壓的大小和波形取決于負(fù)載Z_L，如圖（b）所示,。

現(xiàn)在,，我們的逆變橋的負(fù)載是三相異步電動(dòng)機(jī)。我們?cè)?jīng)討論過(guò),，在異步電動(dòng)機(jī)里,，電源電壓所需克服的主要對(duì)象是反電動(dòng)勢(shì)，而反電動(dòng)勢(shì)主要和磁通成正比,。電動(dòng)機(jī)的磁通基本上是正弦波,，如圖（c）中之曲線①所示，當(dāng)然,，反電動(dòng)勢(shì)也是正弦波的,，如曲線②所示,，所以，逆變橋的輸出電壓也是正弦波,，如曲線③所示,。

1．電動(dòng)狀態(tài)

當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電流比電壓滯后的角度小于90°,，大部分時(shí)間電流和電壓同方向，如圖6－9（a）的右上角所示,。這時(shí),，整流橋UR中，晶閘管的移相角α小于90°,，如圖10－9（a）的上部所示,。UR處于整流狀態(tài)，UI的移相角是30°,，如圖10－5（b）所示,，處于無(wú)源逆變狀態(tài)。

（2）發(fā)電狀態(tài)

    當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí),，電流比電壓滯后的角度大于90°,，電流在大部分時(shí)間里和電壓的方向相反，而和反電動(dòng)勢(shì)的方向相同,，如圖（b）的右上角所示,。這時(shí)，應(yīng)使UR晶閘管的移相角α大于90°,，如圖（b）的上部所示,。UI的移相角則增大為120°，作用是把電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)全波整流成直流電壓,，下‘＋’上‘－’,。而UR則處于有源逆變狀態(tài)，電壓也是下‘＋’上‘－’,，其作用是把直流電反饋回電網(wǎng),。”

“發(fā)電狀態(tài)時(shí),，UI中晶閘管的反向電流大于正向電流,，這不和有源逆變一樣嗎？怎么把它說(shuō)成是整流狀態(tài)呢,？”小孫問(wèn),。

張老師笑著反問(wèn)道：“逆變電路是干什么的？”

小孫拍著腦袋說(shuō)：“啊,，逆變電路是把直流變換成交流的,，我把這個(gè)大前提給忘了,。就是說(shuō)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí),，UI是把交變的反電動(dòng)勢(shì)變換成了直流,，所以，UI是處于整流狀態(tài)的,。

還有,，電路根據(jù)什么來(lái)改變移相角呢？”

張老師說(shuō)：“根據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)的工況來(lái)決定,。我們?cè)?jīng)說(shuō)過(guò),，異步電動(dòng)機(jī)在兩種情況下,，將處于發(fā)電狀態(tài),，一種是電動(dòng)機(jī)從高頻運(yùn)行轉(zhuǎn)為低頻運(yùn)行，拖動(dòng)系統(tǒng)釋放動(dòng)能時(shí),；另一種是重物下降,，釋放位能時(shí)。所以,，對(duì)于一般用途的變頻器,，當(dāng)頻率下降時(shí)，就自動(dòng)改變移相角,。而對(duì)于起重機(jī)械專用的變頻器,，則還要增加當(dāng)重物下降時(shí)，自動(dòng)改變移相角的控制,?！?/span>

小孫思考了一會(huì)兒，又問(wèn)：“廠里的電壓型變頻器在加速和減速過(guò)程中容易跳閘,。要是電流型變頻器的話,，加速時(shí)，電流受到電抗器的限制,，不會(huì)過(guò)電流,；減速時(shí)，又自動(dòng)轉(zhuǎn)入向電源反饋能量的狀態(tài),，也不會(huì)過(guò)電壓了,。”

張老師說(shuō)：“說(shuō)得很好,，這正是電流型變頻器的重要優(yōu)點(diǎn)之一,，就是說(shuō)，電動(dòng)機(jī)可以快速起動(dòng)和快速制動(dòng),。除此以外,，它的過(guò)電流保護(hù)也比較容易,。但它的控制比較復(fù)雜，體積也比較大,。所以,，主要用在大型設(shè)備中?！?/span>

       小孫問(wèn)：“電流型逆變橋還有沒(méi)有其他的換流方式,？”

張老師說(shuō)：“還有好多種呢，我們?cè)俳榻B兩種常見(jiàn)的換流電路吧,。

在圖10－11所示電路中,，逆變橋的主電路由SCR₁～SCR₆構(gòu)成，此外還有用于換流的輔助晶閘管SCR₀₁～SCR₀₆,，以及換流電容器C₁～C₃。換流過(guò)程如下：

1．換流前

假設(shè)在換流前,，SCR₁和SCR₂導(dǎo)通,，電流的路徑如圖10－11（a）中的路徑①所示：

電源‘＋’→SCR₁→U相繞組→W相繞組→SCR₂→電源‘－’

與此同時(shí)，電容器C₁充電,，左‘－’右‘＋’,。

2．開(kāi)始換流

對(duì)SCR₃和SCR₀₁施加觸發(fā)信號(hào)，這時(shí)：

       SCR₀₁導(dǎo)通,，C₁兩側(cè)電位上升,。一方面，使SCR₁得到反向電壓而截止,；另一方面,，C₁右側(cè)的高電位通過(guò)U相繞組和V相繞組而使V點(diǎn)也處于高電位。所以,，盡管SCR₃已經(jīng)得到觸發(fā)脈沖,，卻并未立即導(dǎo)通。這時(shí)主要是C₁的放電電流,，其路徑如圖（b）中之路徑②所示：

電源‘＋’→SCR₀₁→U相繞組→W相繞組→SCR₂→電源‘－’

3．重疊換流

隨著C₁的放電,，V點(diǎn)電位逐漸下降，SCR₃導(dǎo)通,。一方面,，因C₁進(jìn)行反向充電，路徑②的電流尚未消失,；另一方面,，由于SCR₃的導(dǎo)通，又增加了如路徑③所示的電流：

電源‘＋’→SCR₃→V相繞組→W相繞組→SCR₂→電源‘－’

4．換流完畢

    隨著C₁反向充電的完成,，SCR₀₁截止,，就只有路徑③所示的電流了,，電流從原來(lái)的U相進(jìn)，W相出轉(zhuǎn)換成為V相進(jìn),，W相出,，換流完成。