一、可控硅整流桥的换相过电压概述
可控硅三相全控整流桥的工作原理如图1所示。在电源频率为50Hz的情况下，其整流输出的直流电压Uf波形如图2所示。图1中详细展示了励磁变压器LB的次级相电势，包括ua、ub、uc，同时考虑了LB的漏感以及线路电感的集中表示。整流过程中，K1至K6六个管子会轮流导通，维持系统的正常运行。
图1 整流桥原理图
图2 励磁电压波形图
在特定时刻t1前，K1和K6导通。当t1时刻到来时，K2管子接收到触发脉冲，由于交流阳极电压（相电压）ub大于ua，K2管承受正向电压，K1管则承受反向电压。这一过程促使K2管导通而K1管截止。由于K1管在导通期间积累了大量的少数载流子（电子和空穴），在短时间内K1和K2可能出现同时导通的情况，形成重迭区域。a、b两相间产生瞬时的短路，短路电流id的增长受(ub-ua)电压差及回路电感Lb的控制。
短路期间，整流输出电压的瞬时值uf为a、b两相对c相线电压的平均值，考虑到励磁变LB次级a、b两相的短路阻抗压降相同。K1、K2两硅管电流的特性如图3所示。随着时间推移，K1管电流iK1逐渐下降，而K2管电流iK2则逐渐上升，标志着换流过程的开始。
由于发电机励磁绕组LQ具有较大的电感，励磁电流If可视为恒定值。根据柯希霍夫节点定律，iK1与iK2的和等于If。换流速度及短路电流id的增长率受(ub-ua)电压差和回路电感Lb的影响。当t2时刻到来时，iK1降至零，iK2达到If，换流似乎已完成。由于K1内仍残留有大量少数载流子，短路电流id会继续增长。到t3时刻，K1的反向电流达到最大值，少数载流子迅速复合后恢复截止状态。在电感Lb中感应出极高的换相过电压Δu。若不采取适当措施，Δu可达到阳极电压峰值的2至4倍。
二、其他过电压情况详述
1. 定子侧或转子侧开关操作产生的过电压：定子出口开关非同期并网或突然跳闸可能导致定子电流发生阶跃突变，进而在转子励磁绕组中感应出过电压。
2. 定子出线故障及雷击引发的过电压：定子出线遭遇短路、接地或雷击等时，会产生各种故障过电压。这些过电压会通过定子绕组及转子励磁绕组间的耦合传递到转子回路中。
3. 发电机异步运行产生的滑差过电压：同步发电机失磁后可能以高于同步转速的异步状态运行。在这一过程中，转子励磁绕组与定子电生的旋转磁场间发生相对运动，产生感应过电压。
4. 定子三相负载不对称运行产生的过电压：当发电机定子三相负载不对称或一相断路运行时，会导致定子三相电流不对称。根据电机学理论分析，可分解出正序、负序及零序电流。其中正序及负序电流在转子绕组中产生与转子相对运动的磁场，进而感应出过电压。