第一章 · 励磁必须用可调的直流 PPT P3–P5
P3励磁需要可调的直流
转子要的是恒定磁场交流电流每周期过零两次，磁场随之脉动，无法稳定励磁；只有直流才能建立方向固定、大小可调的磁场。
先整流，再进转子发电机出口是交流。自并励从机端取电，先经整流桥变成直流，再经滑环送入转子绕组。
工程主流三相全控桥 —— 六只晶闸管构成，能整流也能逆变灭磁，是大中型机组的标准配置。
只有一个可调量可调性全部来自触发角 α：调节器输出的控制量就是 α，系统里没有第二个可调量。
P4三个数字，看清励磁的调节需求
1 %
励磁功率占机组额定容量。占比很小，却直接决定机端电压与无功出力。
50 Hz
电网频率，转子无法直接取用。直流磁场不随转速变化，才谈得上稳定励磁。
数百 倍
工频下 ωL 与 Rf 之比。绕组看上去像个电感，电流变化慢，只能靠电压调。
一句话励磁只用机组 1% 的功率，却控制着 100% 的机端电压。
P5三种励磁整流电路
| 方案 | 器件 | 移相范围 | ud 极性 | 常见场合 |
|---|
| 三相不控桥 | 6 只二极管 | 不可调 | 恒正 | 小容量、他励 |
| 三相半控桥 | 3 晶闸管 + 3 二极管 | 0° ~ 180° | 恒正 | 中小容量自并励 |
| 三相全控桥 | 6 只晶闸管 | 0° ~ 90°（整流） | 可到负值，能逆变 | 大中型机组主流 |
取舍半控桥省掉一半可控器件，结构简单、成本低；全控桥能逆变灭磁、调节更快，是大中型机组的标准配置。
第二章 · 导通与换相由电位决定 PPT P6–P8
P6六只器件，两条母线
P 母线（共阴极）上桥臂三只晶闸管阴极同接 P 母线，决定什么时候允许导通。
N 母线（共阳极）下桥臂三只器件阳极同接 N 母线，电位最低的那一相自然导通。
输出电压ud = 最高相 − 最低相。每周期脉动 3 次（半控桥）/ 6 次（全控桥）。
需要脉冲的器件二极管随电位自动通断 —— 半控桥只发 3 路 脉冲，全控桥要发 6 路。
P7换相由电位自己排出来
共阴极组规则已触发者中，阳极电位最高者导通。三只晶闸管阴极同接 P 母线，电位排序天然决定导通顺序。
反证若低电位者导通，等于两个电压源经母线并联，必须承受反向压降 —— 规则因此自洽。
不能自关断旧管一直导通，直到新管触发、阳极电位反超才被迫退出。
换相点因此固定在 30° + 120°·k（全控桥为 30° + 60°·k），即相邻相电压的交点，完全由电源波形决定，与负载无关。
这套机制叫自然换相。不需要强迫换流电路，可靠性高、成本低。
P8α 从自然换相点算起
零点定义α 的零点在相邻相电压的交点（30° + 120°·k），位于相电压过零点之后 30°。
为什么不用过零点过零点时两只管子电位相同，尚未分出高低；真正的换相发生在交点之后，所以 α 必须从交点量起。
第三章 · 触发角 α 决定输出电压 PPT P9–P12
P9削掉的是波头最肥的一段
浅红面积本来该有、却被 α 削掉的伏秒面积。α = 90° 时正好削掉一半。
P10α 越大，零压缺口越宽
两个区间α ≤ 60° 波头首尾相接，没有零压缺口；α > 60° 缺口宽度正好是 α − 60°。
在演示里看把 α 拖过 60°，ud 波形底部立刻出现平的一段 —— 这就是缺口的直观形状。
P11电压等于面积除以周期
波头的真身波头是线电压的正弦段，峰值 √2·√3·U₂ = 2.45·U₂。U₂ = 100 V 时峰值 245 V，Ud0 = 234 V 就是它的平均值。
积分区间从 α + 30° 开始，一个波头的周期；半控桥此后被二极管钳零。
结论面积除以周期得到平均值，所以 Ud 只与波头位置有关，与波形细节无关。
半控桥：Ud = 1.17 · U₂ · (1 + cos α) （相对值 (1+cos α)/2）
全控桥：Ud = 2.34 · U₂ · cos α （相对值 cos α）
几个取值(1+cos α)/2：α = 0° 为 1，60° 为 0.75，90° 为 0.5，180° 为 0。
P12一条余弦，定下全部调节律
灵敏度dUd/dα = −(Ud0/2)·sin α，即半控桥 0°~180° 范围内最大约 2 V/度（α = 90° 附近最陡）。
工作点放在中段：既灵敏，又不深进断续区 —— 这是调节器设计的数学依据。
第四章 · 半控桥的特性、负载与保护 PPT P14–P16
P14同样的 ud，两种电流
电阻负载i = ud/R，与 ud 同形；α > 60° 后出现断续，电流变成又尖又窄的脉冲。
阻感负载解 L·di/dt + R·i = ud，大电感把电流"熨平"成连续平直的直线，ud = 0 的区间由同臂二极管续流维持。
为什么要强调励磁绕组就是大电感，所以真实工况永远是右边那种平直电流 —— 这也是器件电流定额按平均值算的前提。
P15便宜与可靠的代价
| 对比项 | 三相半控桥 | 三相全控桥 |
|---|
| 器件构成 | 3 晶闸管 + 3 二极管 | 6 只晶闸管 |
| 移相范围 | 0° ~ 180° | 0° ~ 90°（整流） |
| ud 极性 | 恒不为负 | 可到负值，进入逆变 |
| 灭磁方式 | 灭磁开关 / 非线性电阻 | 逆变灭磁，能量回电网 |
| 典型场合 | 中小容量、成本敏感 | 大中型机组主流，应用最广 |
根本差别半控桥无法把磁场能量送回电网：ud 恒为正值，逆变工况不存在。
P16触发脉冲丢失：励磁控制异常
现象某相晶闸管未能按时触发，会破坏原有的导通与换流顺序。输出电压可能下降或出现波形畸变，励磁电流及机端电压可能偏离正常值。
分寸故障后果取决于丢脉冲的位置、持续时间、负载状态及控制保护逻辑，不能简单认为桥路必然退化为不控整流。
对策应配置触发脉冲监视、励磁电流及电压监测、故障报警和相应的保护措施。
第五章 · 三相全控桥（本次新增演示） NEW
多三只晶闸管，换来什么
拓扑把半控桥下桥臂的三只二极管也换成晶闸管，共阴极组 VT1/VT3/VT5、共阳极组 VT4/VT6/VT2，六路脉冲，每隔 60° 触发一对（VT1-VT6 → VT1-VT2 → VT3-VT2 → VT3-VT4 → VT5-VT4 → VT5-VT6）。
ud 形状每周期 6 个波头，比半控桥多一倍 —— 脉动更细，滤波电感可以做小。
换相点30° + 60°·k，每 60° 一次，仍是自然换相。
调节律Ud = 2.34·U₂·cos α。α = 0 时为 234 V，α = 90° 时为 0 V，α > 90° 时为负。
逆变灭磁α > 90° 后 ud 平均值转负，而电流方向不变 —— 功率从转子送回电网，磁场能量被"抽走"，这就是逆变灭磁。半控桥做不到这一点。
代价多三只晶闸管与三路脉冲、触发电路更复杂；换来可逆、更快、更彻底的灭磁能力。
演示提示：本页的"全控桥 + 阻感负载 + α > 90°"工况按暂态计算 —— 无源负载下负压只能靠电感储能维持，电流会按 L/R 指数衰减到底；真实机组正是利用这段暂态把磁场能量送回电网。α > 150° 时换相裕度不足，实际会发生逆变颠覆（演示仍按理想模型计算）。
总结 PPT P17
α 从 0° 到 180°，Ud 从 234 V 连续降到 0 V
主线转子磁场由直流建立，三相桥式电路把交流变成直流；触发角 α 决定每只晶闸管的导通起点，输出电压按余弦规律随 α 单调下降。移相触发把时间变成电压，这就是可控硅励磁的调节原理。
2.34·U₂
α = 0° 时的空载直流电压（半控桥与全控桥相同）
(1+cos α)/2
半控桥的电压调节比，随 α 单调下降
180° / 90°
半控桥 / 全控桥的整流移相范围
上台演示脚本 操作清单
四步走完，全场跟得上
准备本文件与 pptx 放在同一目录；第 14 页的白按钮靠相对路径找 demo.html。双击打开确认滑块能动、按 L 能切负载。
第一幕 α = 0°波形贴着灰色包络，Ud = 234 V。指电路图说："电流从 A 相流出，经 VT1 到负载，再经 VD6 回到 B 相。"
第二幕 α = 90°红色面积变宽，Ud 掉到 117 V，恰好一半。看波形底部：缺口宽度正好 α − 60°。
第三幕 按 L电流由尖峰变平直，出现续流段；再看电路图，续流时电流只在同一桥臂里打转，不经过电源。
加演 按 B切到全控桥：同样 α = 90°，Ud 变成 0；再拖到 120°，ud 转负、电流衰减 —— 逆变灭磁。
压轴 按空格α 从 0° 扫到 180°，全场看着电压归零。半控桥停在 0 V，全控桥可以越过零点继续向下。
兜底浏览器出问题：按 F 全屏、Ctrl+0 复位缩放；实在不行翻"备用_波形图"里的 13 张成品波形。