本發(fā)明涉及機(jī)械電子混合逆變器的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相逆變器。

背景技術(shù)：

目前，常用逆變器是通過(guò)電力電子開(kāi)關(guān)器件組成逆變拓?fù)?，再?duì)開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通、關(guān)斷進(jìn)行控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。逆變拓?fù)渲械钠骷ㄩ_(kāi)通、關(guān)斷可控的主管和與主管反并聯(lián)的續(xù)流二極管，其中可控電力電子器件成本高昂且容量受限，同時(shí)由于需要復(fù)雜的控制，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)成本，降低了系統(tǒng)可靠性。傳統(tǒng)直流電機(jī)的機(jī)械換向裝置本質(zhì)上也是一個(gè)逆變器，但其幾乎不可避免的存在火花，且有可能產(chǎn)生電弧，同時(shí)還存在換向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂等缺點(diǎn)。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN1455511A“交流永磁電機(jī)的機(jī)械逆變裝置”提出了一種驅(qū)動(dòng)交流永磁電機(jī)的機(jī)械逆變器，該逆變器將機(jī)械換向裝置中電刷、換向器和電子逆變器中二極管續(xù)流橋臂結(jié)合起來(lái)，不需要控制器和可控電力電子開(kāi)關(guān)器件，并試圖解決傳統(tǒng)機(jī)械換向中存在的電弧和火花問(wèn)題，但實(shí)際效果表明其難以抑制換向電弧和火花，而且這種逆變器中每相負(fù)載分別配備一個(gè)換向器，需要較多的換向片和二極管續(xù)流橋臂。

因此希望有一種機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相逆變器可以克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相逆變器來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相逆變器，所述機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相逆變器包括：換向電刷、換向器、輸出滑環(huán)和輸出電刷；換向電刷包括一個(gè)或多個(gè)換向片組，換向電刷之間以互差360°/m的機(jī)械角度相鄰，換向電刷全部負(fù)載共用一個(gè)換向器，每個(gè)換向片組由電源正極換向片、續(xù)流換向片Ⅰ、電源負(fù)極換向片和續(xù)流換向片Ⅱ構(gòu)成，電源正極換向片、續(xù)流換向片Ⅰ、電源負(fù)極換向片和續(xù)流換向片Ⅱ彼此之間通過(guò)云母片絕緣，按圓周排布成完整的360°電角度周期，占機(jī)械角度為360°/P，每個(gè)電源正極換向片、電源負(fù)極換向片的電角度為120°，機(jī)械角度為120°/P，每個(gè)續(xù)流換向片Ⅰ、續(xù)流換向片Ⅱ分別與其前后絕緣云母片電角度為60°，機(jī)械角度為60°/P。

優(yōu)選地，所述多相逆變器還包括一套或多套續(xù)流緩沖電路，其中每套續(xù)流緩沖電路包括一個(gè)緩沖電容和兩個(gè)續(xù)流橋臂，每個(gè)續(xù)流橋臂由三個(gè)二極管組成；電源正極換向片連接直流電源正極，電源負(fù)極換向片連接直流電源負(fù)極，續(xù)流換向片Ⅰ和續(xù)流換向片Ⅱ分別連接一個(gè)二極管續(xù)流橋臂的中點(diǎn)；電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述換向電刷和輸出滑環(huán)同軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了所述換向電刷和換向器之間的相對(duì)滑動(dòng)，從而將直流逆變?yōu)樗鰮Q向電刷上旋轉(zhuǎn)的m相交流，再通過(guò)所述輸出滑環(huán)和輸出電刷之間的相對(duì)滑動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止的m相交流；逆變器正常工作需滿(mǎn)足續(xù)流緩沖電路狀態(tài)唯一性、繞組不懸空和電容選擇原則。

優(yōu)選地，所述換向器、續(xù)流緩沖電路和所述輸出電刷固定連接，所述換向電刷和輸出滑環(huán)由同一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同軸旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述換向電刷和輸出滑環(huán)同軸旋轉(zhuǎn)，所述換向電刷和換向器之間的相對(duì)滑動(dòng)將直流逆變?yōu)樗鰮Q向電刷上旋轉(zhuǎn)的多相交流，再通過(guò)所述輸出滑環(huán)和輸出電刷之間的相對(duì)滑動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止的多相交流。

優(yōu)選地，調(diào)節(jié)直流電源電壓即可調(diào)節(jié)輸出交流電壓，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)輸出交流頻率。

優(yōu)選地，所述逆變器正常工作需滿(mǎn)足續(xù)流緩沖電路狀態(tài)唯一性原則，為了保證續(xù)流緩沖電路工作狀態(tài)的唯一性，每套續(xù)流緩沖電路任意時(shí)刻最多只能與一相負(fù)載連接，包括：多相負(fù)載不會(huì)直接連接到同一續(xù)流換向片；多相負(fù)載不會(huì)通過(guò)同一續(xù)流橋臂連接的不同組續(xù)流換向片連接到該續(xù)流橋臂；多相負(fù)載不會(huì)通過(guò)同一套續(xù)流緩沖電路的不同續(xù)流橋臂連接到該套續(xù)流緩沖電路。

優(yōu)選地，所述逆變器正常工作需滿(mǎn)足負(fù)載不懸空原則，為了保證負(fù)載在完全脫離當(dāng)前換向片前能連接到下一換向片，即任意時(shí)刻無(wú)負(fù)載出現(xiàn)懸空狀態(tài)，換向電刷寬度需大于換向片間云母絕緣片寬度。

優(yōu)選地，所述續(xù)流緩沖電路續(xù)流過(guò)程中為了抑制起弧，所述換向電刷和電源換向片間電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)低于門(mén)檻電場(chǎng)強(qiáng)度，給定一個(gè)最低的不起弧輸出交流頻率，對(duì)應(yīng)一個(gè)最低的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，門(mén)檻電場(chǎng)強(qiáng)度乘以所述換向電刷在該轉(zhuǎn)速時(shí)的線速度即為不起弧電壓變化率，根據(jù)該電壓變化率來(lái)計(jì)算電容最小值，確保無(wú)電弧產(chǎn)生。最高轉(zhuǎn)速時(shí)，為確保續(xù)流過(guò)程在60°電角度的續(xù)流階段內(nèi)結(jié)束，電容需在此時(shí)間段內(nèi)放電完畢，根據(jù)該時(shí)間計(jì)算電容最大值。

優(yōu)選地，所述續(xù)流緩沖電路不需要可控開(kāi)關(guān)器件，在不用調(diào)頻、調(diào)壓的工況下不需要控制器，所述續(xù)流緩沖電路保證了所述換向電刷、換向器、輸出滑環(huán)和輸出電刷不會(huì)產(chǎn)生換向電弧，并抑制換向火花。

本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相逆變器，所述機(jī)電混合逆變器不需要可控開(kāi)關(guān)器件，在不用調(diào)頻、調(diào)壓的工況下不需要控制器，節(jié)省了系統(tǒng)成本而且所述機(jī)電混合逆變器的續(xù)流緩沖電路保證了逆變器的機(jī)械部分不會(huì)產(chǎn)生換向電弧，并明顯抑制換向火花，所需換向片數(shù)量較少，換向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，輸出交流的電壓、頻率調(diào)節(jié)方便，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是機(jī)械電子混合三相逆變器的電氣連接圖。

圖2是機(jī)械電子混合三相逆變器實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。

圖3是圖2的A--A剖視圖。

圖4是圖2中換向器2沿圓周方向的展開(kāi)圖。

圖5是機(jī)械電子混合三相逆變器三相交流電流和續(xù)流緩沖電容電壓示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在本發(fā)明一寬泛實(shí)施例中：機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相逆變器，所述機(jī)電混合無(wú)弧換向的多相逆變器包括：換向電刷、換向器、輸出滑環(huán)和輸出電刷；換向電刷包括一個(gè)或多個(gè)換向片組，換向電刷之間以互差360°/m的機(jī)械角度相鄰，換向電刷全部負(fù)載共用一個(gè)換向器，每個(gè)換向片組由電源正極換向片、續(xù)流換向片Ⅰ、電源負(fù)極換向片和續(xù)流換向片Ⅱ構(gòu)成，電源正極換向片、續(xù)流換向片Ⅰ、電源負(fù)極換向片和續(xù)流換向片Ⅱ彼此之間通過(guò)云母片絕緣，按圓周排布成完整的360°電角度周期，占機(jī)械角度為360°/P，每個(gè)電源正極換向片、電源負(fù)極換向片的電角度為120°，機(jī)械角度為120°/P，每個(gè)續(xù)流換向片Ⅰ、續(xù)流換向片Ⅱ分別與其前后絕緣云母片電角度為60°，機(jī)械角度為60°/P。

對(duì)于m相逆變器，機(jī)械部分包含換向電刷、換向器、輸出滑環(huán)和輸出電刷，電子部分包含一套或多套續(xù)流緩沖電路。逆變器中，換向器、續(xù)流緩沖電路和輸出電刷固定，換向電刷和輸出滑環(huán)由一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同軸旋轉(zhuǎn)。

相鄰兩換向電刷互差360°/m機(jī)械角度。全部負(fù)載共用一個(gè)換向器，其包含P個(gè)換向片組，每個(gè)換向片組由電源正極換向片、續(xù)流換向片Ⅰ、電源負(fù)極換向片和續(xù)流換向片Ⅱ構(gòu)成，它們彼此之間通過(guò)云母片絕緣，按圓周排布成完整的360°電角度周期，所占機(jī)械角度為360°/P。每個(gè)電源正極換向片、電源負(fù)極換向片的電角度為120°，機(jī)械角度為120°/P，每個(gè)續(xù)流換向片Ⅰ、續(xù)流換向片Ⅱ加上其前后絕緣云母片電角度為60°，機(jī)械角度為60°/P。換向裝置的電子部分包含一套或多套續(xù)流緩沖電路，其中每套續(xù)流緩沖電路包括一個(gè)緩沖電容和兩個(gè)續(xù)流橋臂，每個(gè)續(xù)流橋臂由三個(gè)二極管組成。電源正極換向片連接直流電源正極，電源負(fù)極換向片連接直流電源負(fù)極，續(xù)流換向片Ⅰ和續(xù)流換向片Ⅱ分別連接一個(gè)二極管續(xù)流橋臂的中點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)換向電刷和輸出滑環(huán)同軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了換向電刷和換向器之間的相對(duì)滑動(dòng)，從而將直流逆變?yōu)閾Q向電刷上旋轉(zhuǎn)的m相交流，再通過(guò)輸出滑環(huán)和輸出電刷之間的相對(duì)滑動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止的m相交流。調(diào)節(jié)直流電源電壓即可調(diào)節(jié)輸出交流電壓，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)輸出交流頻率。

機(jī)械電子混合逆變器正常工作需滿(mǎn)足三大原則：

第一，續(xù)流緩沖電路狀態(tài)唯一性原則：為了保證續(xù)流緩沖電路工作狀態(tài)的唯一性，每套續(xù)流緩沖電路任意時(shí)刻最多只能與一相負(fù)載連接，可能出現(xiàn)連接多相負(fù)載的情況包括：多相負(fù)載直接連接到同一續(xù)流換向片；多相負(fù)載通過(guò)同一續(xù)流橋臂連接的不同組續(xù)流換向片連接到該續(xù)流橋臂；多相負(fù)載通過(guò)同一套續(xù)流緩沖電路的不同續(xù)流橋臂連接到該套續(xù)流緩沖電路。

為避免多相負(fù)載直接連接到同一續(xù)流換向片，需相鄰兩換向電刷間機(jī)械角度大于續(xù)流換向片機(jī)械角度，可通過(guò)增加換向片組數(shù)，從而壓縮續(xù)流換向片機(jī)械角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于m相逆變器，有m個(gè)換向電刷，相鄰兩換向電刷互差360°/m機(jī)械角度，換向器包含P個(gè)換向片組，忽略絕緣云母片寬度，每個(gè)續(xù)流換向片機(jī)械角度為60°/P，應(yīng)有360°/m>60°/P，即P>m/6。對(duì)于P＝m/6的臨界情況，適當(dāng)減小續(xù)流換向片寬度，使其與電源換向片間的距離，即云母絕緣片寬度大于換向電刷寬度的一半即可來(lái)避免與多相負(fù)載連接。輸出交流頻率f和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n之間關(guān)系為f＝nP/60，在所需最少換向片組數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加換向片組數(shù)，可以用低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)得到高頻的交流輸出。

為了避免多相負(fù)載通過(guò)同一續(xù)流橋臂連接的不同組續(xù)流換向片連接到該續(xù)流橋臂，需綜合考慮負(fù)載相數(shù)m和換向片組數(shù)P來(lái)確定各換向片組中對(duì)應(yīng)的續(xù)流換向片是否連接到同一續(xù)流橋臂，從而得到所需的續(xù)流緩沖電路套數(shù)。在負(fù)載相數(shù)一定，只增加換向片組數(shù)的情況下，各換向片組中對(duì)應(yīng)的續(xù)流換向片可連接到同一續(xù)流橋臂，此時(shí)不需要新增續(xù)流緩沖電路。各換向片組中對(duì)應(yīng)的續(xù)流換向片需要連接不同續(xù)流橋臂時(shí)，所需續(xù)流緩沖電路最多，為P套。

為了避免多相負(fù)載通過(guò)同一套續(xù)流緩沖電路的不同續(xù)流橋臂連接到該套續(xù)流緩沖電路，相鄰兩換向電刷間機(jī)械角度不能在120°/P～240°/P范圍內(nèi)。對(duì)于兩換向電刷間機(jī)械角度等于120°/P和240°/P的臨界情況，同樣可通過(guò)適當(dāng)減小續(xù)流換向片寬度，使其與電源換向片的距離，即云母絕緣片寬度大于換向電刷寬度的一半來(lái)避免與多相負(fù)載連接。

第二，負(fù)載不懸空原則：為了保證負(fù)載在完全脫離當(dāng)前換向片前能連接到下一換向片，即任意時(shí)刻無(wú)負(fù)載出現(xiàn)懸空狀態(tài)，換向電刷寬度需大于換向片間云母絕緣片寬度。

第三，電容選擇原則：電弧的產(chǎn)生需同時(shí)滿(mǎn)足介質(zhì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)條件(起弧電場(chǎng)強(qiáng)度條件)和起弧電壓條件。由于緩沖電容的作用，和續(xù)流換向片接觸的換向電刷在與電源換向片分離后，兩者間電壓開(kāi)始緩慢上升，在極小的間距時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度仍然較大，起弧電場(chǎng)強(qiáng)度條件滿(mǎn)足，但起弧電壓條件不滿(mǎn)足，因此不會(huì)產(chǎn)生電?。浑S著間距的增大，起弧電壓條件已經(jīng)達(dá)到，但電場(chǎng)強(qiáng)度條件不再滿(mǎn)足，也不會(huì)產(chǎn)生電弧?？扇￠T(mén)檻電場(chǎng)強(qiáng)度E_T＝5×10⁵V/m，此電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于高電壓理論中標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)3×10⁶V/m，可確保低于E_T的電場(chǎng)強(qiáng)度不會(huì)擊穿換向電刷和電源換向片間隙。

續(xù)流過(guò)程中為了抑制起弧，換向電刷和電源換向片間電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)低于門(mén)檻電場(chǎng)強(qiáng)度，給定一個(gè)最低的不起弧輸出交流頻率，對(duì)應(yīng)一個(gè)最低的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，門(mén)檻電場(chǎng)強(qiáng)度乘以換向電刷在該轉(zhuǎn)速時(shí)的線速度即為不起弧電壓變化率，根據(jù)該電壓變化率來(lái)計(jì)算電容最小值，確保無(wú)電弧產(chǎn)生。最高轉(zhuǎn)速時(shí)，為確保續(xù)流過(guò)程在60°電角度的續(xù)流階段內(nèi)結(jié)束，電容需在此時(shí)間段內(nèi)放電完畢，根據(jù)該時(shí)間計(jì)算電容最大值。

根據(jù)以上三大原則可以確定任意相數(shù)的機(jī)械電子混合逆變器結(jié)構(gòu)。

如圖1機(jī)械電子混合三相逆變器的電氣連接圖所示，逆變器通過(guò)換向電刷1、換向器2、續(xù)流緩沖電路12、輸出滑環(huán)8和輸出電刷9組成的機(jī)電混合無(wú)弧換向裝置實(shí)現(xiàn)逆變。換向器2僅包含一個(gè)換向器片組，由電源正極換向片3、續(xù)流換向片Ⅰ4、電源負(fù)極換向片5和續(xù)流換向片Ⅱ6構(gòu)成一個(gè)完整圓周，彼此之間通過(guò)云母片7絕緣，固定在逆變器外殼14上。電源正極換向片3、電源負(fù)極換向片5的電角度和機(jī)械角度均為120°，續(xù)流換向片Ⅰ4、續(xù)流換向片Ⅱ6加上其前后絕緣云母片7的電角度和機(jī)械角度均為60°。換向裝置的電子部分由一套續(xù)流緩沖電路組成，包括一個(gè)緩沖電容C和兩個(gè)續(xù)流橋臂，續(xù)流橋臂Ⅰ由二極管D₁、D₂和D₅組成，續(xù)流橋臂Ⅱ由二極管D₃、D₄和D₆組成。電源正極換向片3連接直流電源正極U₊，電源負(fù)極換向片連接直流電源負(fù)極U_-，續(xù)流換向片Ⅰ、續(xù)流換向片Ⅱ分別連接續(xù)流橋臂Ⅰ、Ⅱ的中點(diǎn)。相鄰兩換向電刷1互差120°機(jī)械角度，并連接到輸出滑環(huán)8，輸出電刷9連接到星形聯(lián)接的A、B、C三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載。

如圖2所示，機(jī)械電子混合三相逆變器主要由換向電刷1、換向器2、輸出滑環(huán)8、輸出電刷9、電動(dòng)機(jī)10、續(xù)流緩沖電路12、固定換向電刷圓盤(pán)13和逆變器外殼14組成。其中，換向器2、輸出電刷9和續(xù)流緩沖電路12固定在逆變器外殼14上，換向電刷1固定在圓盤(pán)13上，圓盤(pán)13和輸出滑環(huán)8固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子11上隨著一同旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)換向電刷1旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)換向電刷1和換向器2的滑動(dòng)接觸，以及輸出滑環(huán)8和輸出電刷9的滑動(dòng)接觸。

如圖3所示，換向電刷1在圓盤(pán)13上等間距分布，相鄰兩換向電刷1互差120°機(jī)械角度。換向器2固定在逆變器外殼14內(nèi)圓周表面，四個(gè)換向片組成一個(gè)完整圓周。

圖4為換向器2按圓周方向展開(kāi)的示意圖。

電動(dòng)機(jī)10帶動(dòng)換向電刷1和輸出滑環(huán)8同軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了換向電刷1和換向器2之間的相對(duì)滑動(dòng)，從而將直流逆變?yōu)閾Q向電刷1上旋轉(zhuǎn)的m相交流，再通過(guò)輸出滑環(huán)8和輸出電刷9之間的相對(duì)滑動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龅撵o止m相交流。調(diào)節(jié)直流電源電壓即可調(diào)節(jié)輸出交流電壓，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)10轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)輸出交流頻率。換向電刷1依次與電源正極換向片3、續(xù)流換向片Ⅰ4、電源負(fù)極換向片5和續(xù)流換向片Ⅱ6滑動(dòng)接觸，并再次到達(dá)電源正極換向片3開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。換向電刷1和換向器2的滑動(dòng)接觸實(shí)現(xiàn)了負(fù)載電流的換向，一個(gè)周期內(nèi)負(fù)載有正向?qū)?、正向續(xù)流、反向?qū)?、反向續(xù)流以及續(xù)流完成后不導(dǎo)通五個(gè)狀態(tài)。如圖1中換向電刷1位置，當(dāng)前時(shí)刻電容C電壓為直流電源電壓，C相負(fù)載正向?qū)?，B相負(fù)載開(kāi)始反向?qū)ǎ珹相負(fù)載剛脫離電源負(fù)極換向片5開(kāi)始反向續(xù)流，二極管D₆導(dǎo)通，電容C開(kāi)始正向放電，其正向放電完畢后，二極管D₆關(guān)斷，A相電流通過(guò)二極管D₃直接流入電源正極，直到續(xù)流完畢，電容C電壓一直保持為零；直到C相開(kāi)始正向續(xù)流，二極管D₅導(dǎo)通，電容C開(kāi)始正向充電，達(dá)到電源電壓后，二極管D₅關(guān)斷，C相電流直接由電源負(fù)極通過(guò)二極管D₂提供，直到續(xù)流完畢，電容C電壓一直保持為直流電源電壓。各相負(fù)載交替正、反向續(xù)流，電容C循環(huán)充放電。

電弧的產(chǎn)生需同時(shí)滿(mǎn)足介質(zhì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)條件(起弧電場(chǎng)強(qiáng)度條件)和起弧電壓條件。由于緩沖電容C的作用，和續(xù)流換向片接觸的換向電刷1在與電源換向片分離后，兩者間電壓開(kāi)始緩慢上升，在極小的間距時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度仍然較大，起弧電場(chǎng)強(qiáng)度條件滿(mǎn)足，但起弧電壓條件不滿(mǎn)足，因此不會(huì)產(chǎn)生電?。浑S著間距的增大，起弧電壓條件已經(jīng)達(dá)到，但電場(chǎng)強(qiáng)度條件不再滿(mǎn)足，也不會(huì)產(chǎn)生電弧。可取門(mén)檻電場(chǎng)強(qiáng)度E_T＝5×10⁵V/m，此電場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于高電壓理論中標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)3×10⁶V/m，可確保低于E_T的電場(chǎng)強(qiáng)度不會(huì)擊穿換向電刷1和電源換向片間隙。

續(xù)流過(guò)程中為了抑制起弧，換向電刷1和電源換向片間電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)低于門(mén)檻電場(chǎng)強(qiáng)度E_T，給定一個(gè)最低的不起弧輸出交流頻率f_min，對(duì)應(yīng)一個(gè)最低的電動(dòng)機(jī)10轉(zhuǎn)速n_min，門(mén)檻電場(chǎng)強(qiáng)度E_T乘以電刷在該轉(zhuǎn)速時(shí)的線速度即為不起弧電壓變化率，根據(jù)該電壓變化率來(lái)計(jì)算電容最小值C_min，確保無(wú)電弧產(chǎn)生，計(jì)算公式如下：

其中：i_min為對(duì)應(yīng)最低轉(zhuǎn)速時(shí)的負(fù)載電流，r為換向器內(nèi)圓周半徑，P為換向片組數(shù)。

電動(dòng)機(jī)10最高轉(zhuǎn)速n_max時(shí)，為確保續(xù)流過(guò)程在60°電角度的續(xù)流階段內(nèi)結(jié)束，電容C需在此時(shí)間段內(nèi)放電完畢。

三相逆變器工作時(shí)的三相交流負(fù)載電流和電容電壓示意圖，每相負(fù)載依次循環(huán)正向?qū)?20°電角度，正向續(xù)流和不導(dǎo)通60°電角度，反向?qū)?20°電角度，反向續(xù)流和不導(dǎo)通60°電角度，A、B、C三相負(fù)載互差120°電角度。有負(fù)載正向續(xù)流時(shí)電容C從零電壓開(kāi)始充電，達(dá)到直流電源電壓后保持，直到有負(fù)載反向續(xù)流時(shí)開(kāi)始放電，放電完畢后保持零電壓，直到下一次正向續(xù)流充電。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。