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4.3、SCR元件的保護

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

在SCR元件觸發導通的同時，對角橋臂的反向二極管關斷，將承受反向電壓，與其并聯的SCR元件承受正向電壓，故應在元件兩端并聯RC電路，減小SCR元件承受的電壓上升率。

保護SCR元件的RC吸收裝置示于圖6電路中，僅與SCR2并聯的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，但裝置結構會過大），設D2關斷后，濾波電容經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Rc=2.5Ω，di/dt=150A/us時，du/dt=2.5*150=375V/us，當前SCR元件承受電壓上升率的最大值為1000V/us，故上述保護電路是安全的。保護電路的二極管用于隔離交變電壓，放電電路用于SCR2重新導通時的電容放電通路。

當進線電壓提高時，換流電感參數也應相應增大。

當逆變電路出現故障時，仍然采用整流橋觸發脈沖迅速后移的方法關斷整流電路。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，也是危險的，容易造成逆變橋元件損壞，這是串聯逆變電路保護性能欠佳的主要原因。

4.4、SCR元件的參數選擇

式（4）說明，串聯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，SCR元件在任何情況下都不承受反電壓而只在相鄰橋臂導通時承受正向電壓。且關斷橋臂元件與濾波電容并聯，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通期間，負載電路向濾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，也與逆變橋的運行功率和換流角大小相關。可按直流平均電壓的1.3倍計算，并留1.5～2倍性能儲備系數。例如660V進線的串聯逆變電路，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、串聯逆變電路的半橋結構

5.1、半橋串聯逆變電路結構

半橋串聯逆變電路原理圖見圖8。

半橋串聯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補償電容分為兩組，在橋臂導通和換流過程中，Cd1和Cd2仍然與SCR元件呈串聯關系，故半橋電路與全橋電路的特性完全相同。僅負載電壓為全橋電路負載電壓的一半。由于半橋電路的較低電壓特性，在熔煉爐電源中得廣泛應用。

半橋電路中換流電感從電源端移到負載端，是因為結構方便，工作原理與電源端無異。