4.3、SCR元件的保護(hù)

串聯(lián)逆變電路中，SCR元件電流向反向二極管轉(zhuǎn)換過程是很安全的自然換流，但SCR元件觸發(fā)導(dǎo)通時，負(fù)載電流從對角橋臂的反向二極管轉(zhuǎn)換到觸發(fā)導(dǎo)通的SCR元件時，必須用換流電感L1～L4來限制電流轉(zhuǎn)換時SCR元件的電流上升率。由于di/dt=U/L，故L=U/(di/dt)。鑒于電流轉(zhuǎn)換時元件承受電壓為濾波電容電壓的1～1.3倍，當(dāng)SCR元件的電流上升率參數(shù)為600 A/us時，應(yīng)限制電流上升率小于600A/us。若將電流上升率限制為150A，當(dāng)串聯(lián)逆變電路的進(jìn)線電壓為660V，直流電壓為890V時，則換流電感值為890*1.3/150=7.71uH。

在SCR元件觸發(fā)導(dǎo)通的同時，對角橋臂的反向二極管關(guān)斷，將承受反向電壓，與其并聯(lián)的SCR元件承受正向電壓，故應(yīng)在元件兩端并聯(lián)RC電路，減小SCR元件承受的電壓上升率。

保護(hù)SCR元件的RC吸收裝置示于圖6電路中，僅與SCR2并聯(lián)的RC吸收電路畫出，由電容器、二極管、充電電阻Rc和放電電阻Rf組成。電容一般1～2uf（電容值增加效果更好，但裝置結(jié)構(gòu)會過大），設(shè)D2關(guān)斷后，濾波電容經(jīng)L2對吸收電容充電，RC限制充電電流，延長充電時間，故SCR2元件承受的電壓上升為du/dt=Rc*di/dt。當(dāng)Rc=2.5Ω，di/dt=150A/us時，du/dt=2.5*150=375V/us，當(dāng)前SCR元件承受電壓上升率的最大值為1000V/us，故上述保護(hù)電路是安全的。保護(hù)電路的二極管用于隔離交變電壓，放電電路用于SCR2重新導(dǎo)通時的電容放電通路。

當(dāng)進(jìn)線電壓提高時，換流電感參數(shù)也應(yīng)相應(yīng)增大。

當(dāng)逆變電路出現(xiàn)故障時，仍然采用整流橋觸發(fā)脈沖迅速后移的方法關(guān)斷整流電路。但逆變橋故障短路時，濾波電容Cd通過短路橋臂放電是不可控的，也是危險(xiǎn)的，容易造成逆變橋元件損壞，這是串聯(lián)逆變電路保護(hù)性能欠佳的主要原因。

4.4、SCR元件的參數(shù)選擇

式（4）說明，串聯(lián)逆變電路中中頻電流與直流電流的比值是隨換流角變化的，但過大的電流比值會減小系統(tǒng)效率。一般合理范圍的電流比值為1.2～2。此外，中頻電流在SCR元件和反向二極管中交替流通，按電流比1.2～2，換流角范圍是25o～56o。選擇SCR元件時可按換流角25o條件，選擇反向二極管時可按換流角56o條件。在此條件下，SCR元件流過電流有效值為Ias=0.98Ia，反向二極管流過電流有效值為Iad=0.29Ia。由于SCR元件和反向二極管都流過半波電流，且元件電流有效值是額定值的1.57倍，故元件實(shí)際通過電流為：

SCR元件：    0.98*2Id/(1.414*1.57)=0.88Id

反向二極管： 0.29*2Id/(1.414*1.57)=0.26Id

留1.5～2倍電流儲備系數(shù)后：

SCR元件：    1.32～1.76Id

反向二極管：  0.39～0.52Id

由于SCR元件與反向二極管并聯(lián)，SCR元件在任何情況下都不承受反電壓而只在相鄰橋臂導(dǎo)通時承受正向電壓。且關(guān)斷橋臂元件與濾波電容并聯(lián)，故SCR元件承受的最大正向電壓即濾波電容電壓。

雖然濾波電容電壓平均值由整流橋確定，但逆變橋的反向二極管導(dǎo)通期間，負(fù)載電路向?yàn)V波電容反饋能量過程中，濾波電容電壓會上升。濾波電容電壓上升的幅值與電容量有關(guān)，也與逆變橋的運(yùn)行功率和換流角大小相關(guān)。可按直流平均電壓的1.3倍計(jì)算，并留1.5～2倍性能儲備系數(shù)。例如660V進(jìn)線的串聯(lián)逆變電路，直流平均電壓為890V，則選擇元件電壓為：

890V*1.3*（1.5～2）=1735～2314V。

5、串聯(lián)逆變電路的半橋結(jié)構(gòu)

5.1、半橋串聯(lián)逆變電路結(jié)構(gòu)

半橋串聯(lián)逆變電路原理圖見圖8。

半橋串聯(lián)逆變電路只保留一半橋臂，故稱半橋電路。在取消的橋臂位置，接入兩只電容，即把全橋電路的串聯(lián)補(bǔ)償電容分為兩組，在橋臂導(dǎo)通和換流過程中，Cd1和Cd2仍然與SCR元件呈串聯(lián)關(guān)系，故半橋電路與全橋電路的特性完全相同。僅負(fù)載電壓為全橋電路負(fù)載電壓的一半。由于半橋電路的較低電壓特性，在熔煉爐電源中得廣泛應(yīng)用。

半橋電路中換流電感從電源端移到負(fù)載端，是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)方便，工作原理與電源端無異。