一、调压原理
晶闸管级间相控平滑调压是变压器低压侧有级调压与晶闸管相控调压相结合的一种调压方式。国产SS3型电力机车采用的就是这种调压方案，简化原理电路如图2-32所示。
图2-32 晶闸管级间平滑调压原理图
图中整流电路采用桥式整流，主整流桥全部由二极管D1～D6构成，另由两晶闸管整流臂构成半控过渡整流桥T1T2、D1D2，起级间相控调压的作用。变压器二次侧绕组分为固定绕组a1x1和调压绕组b1～b5二部分。调压绕组又分成四段b1b2、b2b3、b3b4、b4b5，每段输出电压为△U，固定绕组输出电压为调压绕组四段电压之和。元件TK1～TK10为调压开关的转换开关。
在分析调压原理时，我们可以将图2-32电路分为二部分，低压侧有级调压电路和桥式整流电路。
1.低压侧有级调压电路
低压侧有级调压电路由基本绕组，调压绕组及调压开关组成。基本绕组a1x1和调压绕组b1～b5通过调压开关元件TK1、TK10进行正反接，实现8个调压级。若TK1闭合，构成反接状态，并且1～4级位一直闭合，如图2-33(a);TK10闭合，构成正接状态，且5～8级一直闭合，如图2-33(b)所示。调压开关偶数元件(TK2、4、6、8)进行升降位，偶数元件闭合时输出电压为uac，奇数元件(TK1、3、5、7)与偶数元件共接于变压器同一个抽头，奇数元件闭合时，输出电压为uab。
图2-33 绕组正、反接
2.桥式整流电路
当调压开关输出电压为Uab时，与主整流桥D1～D6相接，因此整流输出电压为Ud=0.9U2=0.9Uab;当调压开关输出电压为Uac时，与半控小整流桥T1T2相接。此时整流输出电压为Ud=0.45U2(1+cosα)=0.45Uac(1+cosα)是可调的。
3.调压过程分析
级间相控调压过程是低压侧有级调压与桥式整流电路配合完成的。我们从0→1级开始分析。
电压级0位时，元件TK1闭合，变压器绕组接成反接状态。调压开关从0位转换到1位时，TK2闭合，变压器二次侧绕组输出电压uac=Ua1x1-ub2b5=△u，接入由T1T2、D5D6组成的半控桥整流电路。触发晶闸管T1、T2，则第一级整流输出电压：
当α=π→0时，Ud=0→0.9△U机车在第一级整流电压下工作。整流电流路径为：当正半周a1为高电位点，从基本绕组a1端→整流元件D5→牵引电动机M→整流元件D4→晶闸管T2→c端→触头元件TK2→可调绕组b2b3b4b5→绕组转换元件TK1，基本绕组x1端。
当晶闸管达到满开放(α=0)时，整流电压达到这一级的最大值0.9△U，欲进一步升压则必须使调压开关升位，这时电路需进行一系列转换。从第一级向第二级过渡时，首先是触头元件TK3闭合，将半控小整流桥的不控整流臂D1D2通过元件TK3接至变压器次边绕组的同一个抽头b2上，这种状态称为半控小整流桥的点接状态。待TK2、TK3同时闭合时，关断晶闸管T1、T2，那么整流元件D1～D6组成了不可控整流桥，此时变压器次边输出电压为Uab=Ua1x1一Ub2b5=△U，不可控整流桥输出电压，根据公式为Ud=0.9Uab=0.9△U，电压转移到不控桥上，保证了不中断牵引电动机的供电。然后无弧断开TK2，闭合TK4使晶闸管接到更高电压抽头b3上，这时小整流桥的晶闸管臂T1T2和整流管臂D1D2分别接在变压器次边绕组的不同抽头上，这种状态称为小整流桥的跨接状态，此时进入第2级。
在上述电路转换的过程中，输出电压一直保持0.9△U原值不变，在新的级位上，再减小晶闸管控制角α，整流电压为：
(此时Uac=Ua1x1―Ub3b5=2△U)
当α=π→0时，Ud=0.9△U→1.8△U，至此第二电压级调节结束，波形如图2-34所示。
图2-34 晶闸管级间平滑调压的电压波形图
从第2级向第3级过渡时，触头TK3断开，触头TK5闭合，小桥点接，关断晶闸管T1、T2，断开TK4，闭合TK6，将小整流桥的晶闸管T1、T2臂接至高电位的抽头上，小桥跨接，为继续升压做好准备。控制晶闸管T1、T2，则整流输出电压为：
(此时Uac=Ua1x1―Ub4b5=3△U)
当α=π→0时，Ud=1.8△U→2.7△U。
以后各级之间过渡均可依此类推。从第五级开始，绕组转换开关TK1打开，TK10闭合，变压器两绕组正接，调压开关分级转换开关的开闭顺序与1～4级的开闭顺序相同。整流输出电压的通式为：
(2-55)
n为电压级位1→8。
二、电路动作程序
在进行晶闸管级间平滑调压时，一定要严格保证电路转换程序 。其基本功能是，一方面保证移相调压的正常进行，另一方面使调压开关的开关元件作无弧转换。除调压开关的开关元件有一定的动作程序要求外，晶闸管的控制还应与调压开关配合，其基本关系如表2-2所示。
表2-2
从上述分析中，我们可以看出，在每一级位上，小桥晶闸管臂T1T2的输入电压Uac，总是比小桥硅整流臂D1D2的输入电压Uad高一级。因此晶闸管工作时，硅整流管总是截止的，随着晶闸管控制角α的变化，整流输出电压平滑调节，当α=0时，半控桥的整流输出电压达到这一级的最大值，正好也比该级位上硅整流管D1D2工作时输出电压高一级，电压调节的范围是一级。因此称这种调压方式为级间相控平滑调压。
三、晶闸管级间平滑调压的特点
调压开关低压侧级间平滑调压，实现了调压开关无电弧开断，提高了工作可靠性，它具有变压器绕组抽头调压方案功率因数高，整流电压脉动小和对通讯干扰小的优点，又具有平滑无级调压能充分利用机车粘着重量的优点。但是，该调压方法仍采用调压开关作级间转换，主电路结构复杂，与移相调压相比乃为不足之处。