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2025-09-29
详解晶闸管逆变器的换流技术
【摘要】：在晶闸管逆变器负载为同步电动机时，可以利用同步电动机定子绕组的三相感应电动势为晶闸管提供关断条件，这称为负载换流方式。其他晶闸管的换流可以依次类推。图6.17 晶闸管逆变器换流在同步电动机转速较低时，定子绕组感应电动势很小，换流时产生的环流不足以抵消晶闸管正向电流Id，使晶闸管关断，这时一般要采用电流断续换流的方法，使逆变器晶闸管在Id=0状态下换流。
自控式同步电动机逆变器的晶闸管换流是逆变器工作的关键，换流时一个晶闸管关断，另一个晶闸管导通，如图6.16b所示。在ωt1前，是VT1和VT2导通，在ωt1时，VT1要关断，VT3要导通，直流电流Id将从VT1转移到VT3流通，这谓之换流。晶闸管是半控器件，要使VT1关断必须使VT1受反向电压或电流下降到0。在晶闸管逆变器负载为同步电动机时，可以利用同步电动机定子绕组的三相感应电动势为晶闸管提供关断条件，这称为负载换流方式。
同步电动机转子旋转，在定子绕组中产生感应电动势eA、eB、eC如图6.17所示，在ωt1时有eA>eB，所以在VT1导通时VT3受正向电压，触发VT3，VT3将导通。VT3导通后形成eA→VT1→VT3→eB回路并产生环流ih，如图6.16a所示。由于定子绕组电感的作用，ih以指数曲线上升，上升的ih抵消了VT1的正向电流Id，使VT1电流下降为0而关断，完成了VT1和VT3的换流，如图6.16所示。显然在eA和eB的交点K之前，触发VT3都可以进行VT1和VT3的换流，但是由于VT1和VT3换流有重叠时间（以换流重叠角γ表示），VT1和VT3的换流必须在K点之前完成，并留有一定余量。如果换流延续到K点之后，则由于有eA<eB，VT1将不能关断而发生逆变失败的故障，因此VT3触发要领先K点δ角，且δ>γ，δ称为提前换流角，一般取δ=60°。其他晶闸管的换流可以依次类推。
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图6.17 晶闸管逆变器换流
在同步电动机转速较低时，定子绕组感应电动势很小，换流时产生的环流不足以抵消晶闸管正向电流Id，使晶闸管关断，这时一般要采用电流断续换流的方法，使逆变器晶闸管在Id=0状态下换流。电流断续换流的方法是在直流回路电感Ld的两端并联续流晶闸管VT0，在需要换流时，先控制晶闸管整流器工作于逆变状态（α>90°），使Id呈下降趋势，电感Ld的感应电动势eL方向变为右“+”左“-”，这时触发VT0导通，使电感电流Id经VT0续流，逆变器直流侧输入电流为0，这样逆变器晶闸管在低速时就可以继续利用定子感应电动势换流。
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