直流電機驅(qū)動基礎(chǔ)，晶閘管驅(qū)動概述第 4 部分

轉(zhuǎn)換器輸出阻抗：重疊

到目前為止，我們默認轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與電機消耗的電流無關(guān)，僅取決于延遲角 a。換句話說，我們將轉(zhuǎn)換器視為理想的電壓源。

在實踐中，交流電源具有有限的阻抗，因此我們必須預(yù)期電壓降取決于電機消耗的電流。也許令人驚訝的是，電源阻抗(主要是由于變壓器中的電感漏抗)在轉(zhuǎn)換器的輸出級表現(xiàn)為電源電阻，因此電源電壓降(或調(diào)節(jié))與電機電樞電流成正比.

此處不宜贅述，但應(yīng)注意電源感抗的作用是延遲晶閘管之間電流的傳遞(或換向);一種稱為重疊的現(xiàn)象。重疊的結(jié)果是，不是輸出電壓在每個脈沖開始時突然跳躍，而是兩個晶閘管同時導(dǎo)通的短周期。在此期間，輸出電壓是輸入和輸出電壓的平均值。

用戶必須意識到重疊是可以預(yù)料的，否則他們第一次將示波器連接到電機端子時可能會受到警告。當驅(qū)動器連接到“剛性”(即低阻抗)工業(yè)電源時，重疊只會持續(xù)幾微秒，因此顯示的“缺口”在示波器上幾乎看不到。

為了清楚起見，書籍總是夸大重疊的寬度：對于 50 或 60 Hz 電源，如果重疊持續(xù)時間超過 1 毫秒，這意味著電源系統(tǒng)阻抗過高有問題的轉(zhuǎn)換器的大小，或者相反，轉(zhuǎn)換器對于電源來說太大了。

回到電源阻抗的實際后果，我們只需要考慮與轉(zhuǎn)換器輸出電壓串聯(lián)的額外“源電阻”。該源電阻與電機電樞電阻串聯(lián)，因此每個 a 值的電機轉(zhuǎn)矩“速度曲線的下降比電源阻抗為零時的下降要陡一些。

四象限操作和逆變

到目前為止，我們將轉(zhuǎn)換器視為整流器，從交流電源向正向運行并充當電機的直流電機供電

但是假設(shè)我們想將機器作為電機以相反的方向運行，具有負的速度和扭矩，即在象限 3;我們該怎么做呢?以及如何將機器作為發(fā)電機運行，以便將電源返回到交流電源，然后轉(zhuǎn)換器“逆變”電源而不是整流，并且系統(tǒng)在象限 2 或象限 4 中運行。如果我們需要，我們需要這樣做實現(xiàn)再生制動。有可能嗎，如果可以，怎么辦?

好消息是，正如我們在第 3 章中看到的，直流電機本質(zhì)上是一個雙向能量轉(zhuǎn)換器。 如果我們施加大于E的正電壓V，則電流流入電樞，機器作為電動機運行。如果我們減小V 使其小于E，電流、扭矩和功率自動反向，機器充當發(fā)電機，將機械能(再生制動時自身的動能)轉(zhuǎn)化為電能。如果我們想以相反的旋轉(zhuǎn)方向進行電動機或發(fā)電，我們所要做的就是反轉(zhuǎn)電樞電源的極性。直流電機本質(zhì)上是一個四象限設(shè)備，但需要一個能夠提供正電壓或負電壓并同時處理正電流或負電流的電源。

這是我們遇到障礙的地方：單個晶閘管轉(zhuǎn)換器只能處理一個方向的電流，因為晶閘管是單向器件。然而，這并不意味著轉(zhuǎn)換器無法將功率返回給電源。直流電流只能是正的，但是(如果它是一個完全受控的轉(zhuǎn)換器)直流輸出電壓可以是正的也可以是負的。因此，功率流可以是正的(整流)或負的(逆變)。

對于輸出電壓為正的正常電動機(并假設(shè)是完全受控的轉(zhuǎn)換器)，延遲角 (a) 將高達 90°。(通常的做法是，在輸入交流電壓正常時，對應(yīng)于額定直流電壓的觸發(fā)角在 20° 左右：如果交流電壓因任何原因下降，則可以進一步減小觸發(fā)角以補償并允許全直流電壓要保持。)

但是，當 a 大于 90° 時，輸出電壓為負，如公式 (2.5) 所示。因此，單個完全受控的轉(zhuǎn)換器具有兩象限操作的潛力，但必須承認，除非我們準備在電樞或勵磁電路中使用換向開關(guān)，否則這種能力并不容易被利用。這將在接下來討論。