矩形电压波交-交变频器的换相和换组过程

    假定电流是连续的，而且不考虑重叠角。令t=0时，组①的三个晶闸管同时获得α=60°的工作指令。晶闸管1符合导通条件，当ωt=120°时，晶闸管5符合导通条件，输出的电压片段为ub。当晶闸管5被触发导通后，晶闸管1受到线电压uba的封锁作用，阴极电位高于阳极电位，晶闸管1被关断。这就是电源侧的自然换组。所以交-交变频器的换相过程就是普通整流器的换相过程。

    当ωt=300°时，假定根据输出频率的要求，ω0t此时正好等于180°，需要发出换桥（组）指令。当采用限环流电感时，可以将换桥指令的内容规定为：

   1)封锁发往组①的触发脉冲。

   2)开放发往组④的触发脉冲。于是，在ωt=300°时，晶闸管3继续导通，晶闸管2获得触发脉冲列。在线电压ucb的作用下，晶闸管2导通，形成环流。图5-15示出组①和组④输出的电压波形。当ωt=300°时，组①输出的电压片段uc，组④输出电压片段uy。图5-16示出了这时的等值电路。在300°<ωt<360°的区间里ucb >0，晶闸管处于正向偏置，电流i3一直存在，也就是环流一直存在。当ωt>360°时，ucb<0，uy>0，故晶闸管3被关断，晶闸管2断续导通，且iz=ix，完成从组①到组④的换相过程。

    图5-15    电流连续时组触发得到的输出电压波形

    电网角频率ω是固定的，但输出电压的角频率ω0却是任意值，所以换组时间是随比值ω/ω0。变化的。由图5-15看出，如果在ωt=240°时发出换组指令，换组时间将延续120°电角度，此值为最长。当比值ω/ω0。不是整数，例如比值等于1. 83时，正组的换组时间是60°，从负组换到正组的换组时间才30°，时间相差一倍。电网电压和输出电压之间并无同步关系，所以换组指令何时出现是随机的。例如在图5-15中，换组指令是从ωt=0°开始的，但这个开始是随机的，在0°～120°的广大区域内，从任一点开始都是可能的。

    图5-16的线路也可以不采用限环流电感L，在这种情况下，换组指令的内容应当这样去约定：

    (1)将正在工作的一组推入逆变，把触发角增大为150°。

   (2)等待零电流检测环节发回主电路电流过零的信号。

    在图5-17中，仍在ωt=300°时发出换组指令，组①的触发角被推到150°。输出电压沿着uc的片段一直移动。假定在电感电动势的作用下，直到ωt=390°时，正向电流ia才真正等于零，则晶闸管3关断，组①退出工作状态。在ωt=390°时，由零电流检测环节发出电流过零指令，过零指令包括下列内容：

   1)关闭发往组①的触发脉冲，并解除将组①推入逆变的信号。

   2)延时1ms或更长的时间后，开放发往组④的触发脉冲。

    图5-16    换组时的管值电路

    图5-17    无环流控制时组触发得到的输出电压波形

    在图5-17中，从ωt=390°到ωt=420°是电流死区，组①和组④全部关闭，负载端子a处于悬空状态，端子a的电压仅取决于电动机的内生电动势。图5-16中没有考虑这种电动势，只给出从电网电压中截取的各个电压片段。在ωt=410°时开放发往组④的触发脉冲，给定的触发角为60°，当ωt=420°时，晶闸管6获得触发脉冲并开始导通，组④进入工作状态，换组过程结束。在图5-16中，从换组过程开始(ωt=300°)到换组过程结束一共用去了120°，相当于5.66ms的时间。当负载的功率因数发生变化时，换组时间将跟着变化。