6.2.5  可控整流电路的逆变过程

根据图6.17所示可控整流电路的动作特性，当控制角在90°以上时，由于电流方向不变，所以输出电压E_d变为负值。如图6.23所示，此时三相电源通过SDA-9吸收功率，变成所谓的逆变（逆变换）过程。由于负载要输出功率，所以一定是直流电压源负载或者电流源负载。

图6.22 存在重叠期间的可控整流电路的动作波形（α=15°的情况）

图6.23 逆变过程中可控整流电路的动作情况

其次，根据图6.24来说明可控整流电路的逆变（逆变换）过程。图中所示的时间基准点t₀以后，为了使负载电流从-i_U换流到-i_V，B2端子侧的e_V（+Q_V的相电压）一定要比e_U（+Q_U的相电压）更低。若用线电压表示，则-e_VW（=e_WV）一定要比e_WU更高^[14]，它的范围被限定在图中灰色的电压波形部分。其中，控制角α=90°以上的范围是逆变动作范围，图6.24所示为设定α=120°时的(https://www.daowen.com)

^[14] 由于e_WV=e_W-e_V，所以与e_WU比较时，若e_WV>e_WU，则-e_V<-e_U。如果两个晶闸管都处于导通状态，则电流从U相变为流到V相。换流情况，换流时发生了电流重叠，在α+u的角度后换流过程才彻底结束^[14]。逆变动作时一般用控制逆变角β=（180°-α）表示，将逆变动作可能范围的剩余部分称为换流裕量角γ，于是有γ=（β-u）。话说回来，晶闸管需要被强制关断，即使电流被切断，完全恢复到关断状态仍需要一段时间，称其为恢复时间或关断时间，普通晶闸管需要几十μs以上，高压大电流的晶闸管需要几百μs，因此，设计装置时有必要保证在控制中换流裕量角一定要大于恢复时间对应的角度，否则会引起换流失败，使得装置失控。

图6.24 逆变过程中可控整流电路各部分的电压电流波形（α=120°）

逆变过程中换流的一个要点是电流稳定地流动，此时连接B1端子的电抗器发挥着比滤波作用更加重要的持流作用。由于该逆变最重要的换流动作需要依赖电源电压，所以称其为他励式逆变（外部强制逆变，externally commutated invert-er）。与之对应，靠自身进行换流的普通逆变被称为自励式逆变（自换流逆变，self commutated inverter）^[15]。

这里注意一下电流的相位。图6.24中U相的相电压e_U用粗虚线表示，在换流时刻电压为正。另一方面，在换流时刻以前U相电流i_U为负值，与图6.23中电路电流i_U流向相反，即电压为正，电流流向该电压，很明显电源吸收功率。将图6.23中电流i_U的箭头指向取反，图6.24中对应的极性也进行反转，则电流i_U处于比电压e_U超前约60°相位的状态，这种超前相位动作是他励式逆变动作不可缺少的条件。该超前角是从梯形波i_U的中心值开始到e_U的峰值为止的跨度，与β一致。因此，通过SDA-9，电源（这种情况下变为逆变器交流侧的负载）可以接受功率的情况被限定为同步电动机，或者像三相商用电源那样可以进行超前功率因数运行的电压源负载装置。

此外，逆变过程中电源和负载的角色是可以互换的，所以关于SDA完成的基本换流动作的名称也可以被改为负载电压换流（load voltage commutation）。