直流電機(jī)驅(qū)動基礎(chǔ)，晶閘管驅(qū)動概述第 3 部分

不連續(xù)電流

可以看出，隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的減小，會出現(xiàn)電流紋波的最小值接觸零電流線的點，即電流達(dá)到連續(xù)電流和非連續(xù)電流的邊界。發(fā)生這種情況的負(fù)載也取決于電樞電感，因為電感越高，電流越平滑(即紋波越小)。因此，不連續(xù)電流模式最有可能在具有低電感的小型機(jī)器(特別是從兩脈沖轉(zhuǎn)換器饋電時)和輕載或空載條件下遇到。

非連續(xù)模式下的典型電樞電壓和電流波形，電樞電流由僅在電樞連接到電源時出現(xiàn)的離散電流脈沖組成，在此期間電流為零當(dāng)沒有晶閘管導(dǎo)通且電機(jī)無電源滑行時。

電流波形的形狀可以通過注意忽略電阻來理解，方程(3.7)可以重新排列為

d i /d t = (1/ L )( V – E ) (4:2)

這表明電流的變化率由施加的電壓V和運(yùn)動電動勢E之間的瞬時差值決定。( V – E ) 的值由圖 4.3 中的垂直陰影線表示，從中可以看出，如果V > E，電流正在增加，而如果V <> E，電流正在下降。因此，峰值電流由上圖的上陰影區(qū)域或下陰影區(qū)域的面積確定。

通過比較這些圖應(yīng)該清楚電樞電壓波形(實線)不同，電流在下一個觸發(fā)脈沖到達(dá)之前下降到零，并且在 θ 所示的周期內(nèi)，電機(jī)自由浮動，其端電壓在此期間只是運(yùn)動電動勢(E)。假設(shè)電樞電阻很小，相應(yīng)的電壓降 ( I a R a ) 可以忽略不計。在這種情況下，平均電樞電壓(V dc) 必須等于運(yùn)動電動勢，因為當(dāng)一個脈沖內(nèi)的電流沒有凈變化時，電樞電感上沒有平均電壓：因此，陰影區(qū)域 - 代表電感器中的伏秒 - 是相等的。

當(dāng)電流不連續(xù)時，平均電壓更高，因此盡管兩者具有相同的觸發(fā)角，但對應(yīng)于中的條件的速度高于之前的速度。而在連續(xù)模式下，負(fù)載增加可以通過增加電樞電流來滿足，而不影響電壓(以及因此速度)，但當(dāng)電流不連續(xù)時，情況就大不相同了。

在后一種情況下，平均電流可以增加的唯一方法是速度(因此E)下降，從而使陰影區(qū)域變大。這意味著從用戶的角度來看，電機(jī)在非連續(xù)模式下的行為比在連續(xù)電流模式下要差得多，因為隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加，速度會嚴(yán)重下降。因此，得到的轉(zhuǎn)矩-速度曲線在不連續(xù)電流區(qū)域具有非常不受歡迎的“下垂”特性，此外，I 2 R 損耗遠(yuǎn)高于純直流時的損耗。

在非常輕或無負(fù)載的情況下，電流脈沖幾乎不存在，陰影區(qū)域變得非常小，電機(jī)速度達(dá)到反電動勢等于電源電壓峰值的點。

很容易看出，具有形式的突然間斷的固有轉(zhuǎn)矩-速度曲線是非常不受歡迎的。例如，如果觸發(fā)角設(shè)置為零并且電機(jī)滿載，則其速度將穩(wěn)定在 A 點，其平均電樞電壓和電流具有完整(額定)值。隨著負(fù)載的減少，電流保持連續(xù)，預(yù)期的速度會略有上升，直到達(dá)到 B 點。這是電流即將進(jìn)入不連續(xù)階段的點。負(fù)載扭矩的任何進(jìn)一步降低都會產(chǎn)生完全不成比例的 - 更不用說可怕的 - 速度增加，特別是當(dāng)速度達(dá)到 C 點時負(fù)載減少到零時。

有兩種方法可以改善這些固有的不良特征。首先，我們可以在電樞上串聯(lián)額外的電感，以進(jìn)一步平滑電流波形并減少不連續(xù)電流的可能性。其次，我們可以從單相轉(zhuǎn)換器切換到產(chǎn)生更平滑的電壓和電流波形的三相轉(zhuǎn)換器。

當(dāng)變流器和電機(jī)集成在閉環(huán)控制中時，用戶應(yīng)該不會意識到電機(jī)/變流器固有特性的任何缺點，因為控制系統(tǒng)會自動改變觸發(fā)角以在所有負(fù)載下達(dá)到目標(biāo)速度。就用戶而言，控制系統(tǒng)會將操作限制在陰影區(qū)域，而電機(jī)理論上能夠以對應(yīng)于 C 點的高速空載運(yùn)行的事實只是學(xué)術(shù)興趣。

即將在下一部分中介紹：有關(guān)晶閘管直流驅(qū)動器的更多信息，包括轉(zhuǎn)換器輸出阻抗、四象限操作、單和雙轉(zhuǎn)換器反向驅(qū)動器以及功率因數(shù)和電源效應(yīng)。