直流電機驅(qū)動基礎，晶閘管驅(qū)動概述第 2 部分

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

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是否明智也不是不合理的。

事實上，事實證明，電動機的工作原理幾乎與純直流供電一樣好，主要有兩個原因。首先，電機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，這反過來意味著轉矩紋波比人們可能擔心的要小得多。其次，電樞的慣性足夠大，即使有轉矩脈動，速度也能保持幾乎穩(wěn)定。確實幸運的是，這種簡單的布置效果很好，因為任何平滑電壓波形的嘗試(可能通過添加平滑電容器)在感興趣的功率范圍內(nèi)都會被證明是非常昂貴的。

電機電流波形

為簡單起見，我們將研究單相(2 脈沖)轉換器的操作，但類似的結論也適用于 6 脈沖轉換器。施加到電機電樞的電壓 ( 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。

可以認為電壓波形由平均直流電平 ( V dc ) 和疊加的脈動或紋波分量組成，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)。

紋波電壓導致紋波電流在電樞中流動，但由于電樞電感，紋波電流的幅度很小。換言之，電樞對交流電壓呈現(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的電壓紋波相比相對較小。

紋波電流的平均值當然為零，因此對電機的平均轉矩沒有影響。然而，在電源的每半個周期內(nèi)，扭矩都會發(fā)生變化，但由于它的幅度小且頻率高，因此速度(因此反電動勢，E)的變化通常不會很明顯。

每個脈沖結束時的電流與開始時相同，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勢(假設為純直流，因為我們忽略了速度波動)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，因為它強調(diào)了我們可以控制平均電機電壓，從而控制速度，只需改變轉換器延遲角。

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

空載速度由外加電壓決定(取決于轉換器的觸發(fā)角);負載速度會略有下降，正如我們之前提到的，平均電流由負載決定。例如，(a) 中的電壓波形同樣適用于 (b) 中表示的兩種負載條件，其中上部電流波形對應于負載轉矩的高值，而下部電流波形對應于輕得多的負載;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 )。

我們應該注意到，電流紋波保持不變——只有平均電流隨負載變化。因此，從廣義上講，我們可以說速度是由轉換器的觸發(fā)角決定的，這是一個非常令人滿意的狀態(tài)，因為我們可以通過低功率控制電路來控制觸發(fā)角，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動器的速度。

電流波形被稱為“連續(xù)”，因為沒有任何時間電流不流動。這種“連續(xù)電流”條件是大多數(shù)驅(qū)動器的標準，它是非常理想的，因為只有在連續(xù)電流條件下，轉換器的平均電壓才完全由觸發(fā)角決定，并且與負載電流無關。，我們可以看到為什么會這樣，假設電機連接到輸出端子并且它正在吸收連續(xù)電流。

在半個完整周期內(nèi)，電流將從 T1 流入電機并通過 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，假設是理想的，即它與電流無關。在另一半時間，電機電流從 T2 流出并通過 T3 返回到電源，因此電機再次連接到電源，但這次連接相反。因此，一旦設置了觸發(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。