直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)，晶閘管驅(qū)動(dòng)概述第 2 部分

整流橋的基本操作已在之前中討論過，現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)向直流電機(jī)在受控整流器提供“直流”電源時(shí)的行為問題。

無論如何，在我們看到的電樞電壓波形不能被認(rèn)為是良好的直流電，因此質(zhì)疑將這種看起來令人不快的波形提供給直流電機(jī)是否明智也不是不合理的。

事實(shí)上，事實(shí)證明，電動(dòng)機(jī)的工作原理幾乎與純直流供電一樣好，主要有兩個(gè)原因。首先，電機(jī)的電樞電感使電樞電流的波形比電樞電壓的波形平滑得多，這反過來意味著轉(zhuǎn)矩紋波比人們可能擔(dān)心的要小得多。其次，電樞的慣性足夠大，即使有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，速度也能保持幾乎穩(wěn)定。確實(shí)幸運(yùn)的是，這種簡(jiǎn)單的布置效果很好，因?yàn)槿魏纹交妷翰ㄐ蔚膰L試(可能通過添加平滑電容器)在感興趣的功率范圍內(nèi)都會(huì)被證明是非常昂貴的。

電機(jī)電流波形

為簡(jiǎn)單起見，我們將研究單相(2 脈沖)轉(zhuǎn)換器的操作，但類似的結(jié)論也適用于 6 脈沖轉(zhuǎn)換器。施加到電機(jī)電樞的電壓 ( V a ) 通常所示：正如我們看到的，它由輸入電源電壓的整流“塊”組成，精確的形狀和平均值取決于發(fā)射角度。

可以認(rèn)為電壓波形由平均直流電平 ( V dc ) 和疊加的脈動(dòng)或紋波分量組成，我們可以粗略地表示為V ac。平均電壓V dc可以通過改變觸發(fā)角來改變，這也順便改變了紋波(即V ac)。

紋波電壓導(dǎo)致紋波電流在電樞中流動(dòng)，但由于電樞電感，紋波電流的幅度很小。換言之，電樞對(duì)交流電壓呈現(xiàn)高阻抗。電樞電感的這種平滑效果，從中可以看出電流紋波與相應(yīng)的電壓紋波相比相對(duì)較小。

紋波電流的平均值當(dāng)然為零，因此對(duì)電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩沒有影響。然而，在電源的每半個(gè)周期內(nèi)，扭矩都會(huì)發(fā)生變化，但由于它的幅度小且頻率高，因此速度(因此反電動(dòng)勢(shì)，E)的變化通常不會(huì)很明顯。

每個(gè)脈沖結(jié)束時(shí)的電流與開始時(shí)相同，因此電樞電感 ( L ) 上的平均電壓為零。因此，我們可以將平均施加電壓等同于反電動(dòng)勢(shì)(假設(shè)為純直流，因?yàn)槲覀兒雎粤怂俣炔▌?dòng))和電樞電阻上的平均電壓之和，以產(chǎn)生

V dc = E + I dc R (4:1)

這與純直流電源的操作完全相同。這非常重要，因?yàn)樗鼜?qiáng)調(diào)了我們可以控制平均電機(jī)電壓，從而控制速度，只需改變轉(zhuǎn)換器延遲角。

電樞電感的平滑效應(yīng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)電機(jī)的成功運(yùn)行很重要：電樞充當(dāng)?shù)屯V波器，阻擋大部分紋波，并導(dǎo)致或多或少恒定的電樞電流。為了使平滑有效，電樞時(shí)間常數(shù)需要比脈沖持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(2 脈沖驅(qū)動(dòng)器為半個(gè)周期，而 6 脈沖驅(qū)動(dòng)器只有六分之一周期)。所有 6 脈沖驅(qū)動(dòng)器和許多 2 脈沖驅(qū)動(dòng)器都滿足此條件?？傮w而言，電機(jī)的行為與由理想直流電源供電時(shí)的表現(xiàn)非常相似(盡管I 2 R損耗比電流完全平滑時(shí)的情況要高)。

空載速度由外加電壓決定(取決于轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)角);負(fù)載速度會(huì)略有下降，正如我們之前提到的，平均電流由負(fù)載決定。例如，(a) 中的電壓波形同樣適用于 (b) 中表示的兩種負(fù)載條件，其中上部電流波形對(duì)應(yīng)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的高值，而下部電流波形對(duì)應(yīng)于輕得多的負(fù)載;兩種情況下的速度幾乎相同。(速度的微小差異是由于第 3 章中解釋的IR )。

我們應(yīng)該注意到，電流紋波保持不變——只有平均電流隨負(fù)載變化。因此，從廣義上講，我們可以說速度是由轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)角決定的，這是一個(gè)非常令人滿意的狀態(tài)，因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^低功率控制電路來控制觸發(fā)角，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的速度。

電流波形被稱為“連續(xù)”，因?yàn)闆]有任何時(shí)間電流不流動(dòng)。這種“連續(xù)電流”條件是大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)，它是非常理想的，因?yàn)橹挥性谶B續(xù)電流條件下，轉(zhuǎn)換器的平均電壓才完全由觸發(fā)角決定，并且與負(fù)載電流無關(guān)。，我們可以看到為什么會(huì)這樣，假設(shè)電機(jī)連接到輸出端子并且它正在吸收連續(xù)電流。

在半個(gè)完整周期內(nèi)，電流將從 T1 流入電機(jī)并通過 T4 返回市電，因此電樞有效地切換到電源，并且電樞電壓等于電源電壓，假設(shè)是理想的，即它與電流無關(guān)。在另一半時(shí)間，電機(jī)電流從 T2 流出并通過 T3 返回到電源，因此電機(jī)再次連接到電源，但這次連接相反。因此，一旦設(shè)置了觸發(fā)角，就定義了平均電樞電壓——以及由此得出的速度的初步近似值。