直流电机驱动基础，晶闸管驱动概述第 2 部分

整流桥的基本操作已在之前中讨论过，现在我们转向直流电机在受控整流器提供“直流”电源时的行为问题。

无论如何，在我们看到的电枢电压波形不能被认为是良好的直流电，因此质疑将这种看起来令人不快的波形提供给直流电机是否明智也不是不合理的。

事实上，事实证明，电动机的工作原理几乎与纯直流供电一样好，主要有两个原因。首先，电机的电枢电感使电枢电流的波形比电枢电压的波形平滑得多，这反过来意味着转矩纹波比人们可能担心的要小得多。其次，电枢的惯性足够大，即使有转矩脉动，速度也能保持几乎稳定。确实幸运的是，这种简单的布置效果很好，因为任何平滑电压波形的尝试(可能通过添加平滑电容器)在感兴趣的功率范围内都会被证明是非常昂贵的。

电机电流波形

为简单起见，我们将研究单相(2 脉冲)转换器的操作，但类似的结论也适用于 6 脉冲转换器。施加到电机电枢的电压 ( V a ) 通常所示：正如我们看到的，它由输入电源电压的整流“块”组成，精确的形状和平均值取决于发射角度。

可以认为电压波形由平均直流电平 ( V dc ) 和叠加的脉动或纹波分量组成，我们可以粗略地表示为V ac。平均电压V dc可以通过改变触发角来改变，这也顺便改变了纹波(即V ac)。

纹波电压导致纹波电流在电枢中流动，但由于电枢电感，纹波电流的幅度很小。换言之，电枢对交流电压呈现高阻抗。电枢电感的这种平滑效果，从中可以看出电流纹波与相应的电压纹波相比相对较小。

纹波电流的平均值当然为零，因此对电机的平均转矩没有影响。然而，在电源的每半个周期内，扭矩都会发生变化，但由于它的幅度小且频率高，因此速度(因此反电动势，E)的变化通常不会很明显。

每个脉冲结束时的电流与开始时相同，因此电枢电感 ( L ) 上的平均电压为零。因此，我们可以将平均施加电压等同于反电动势(假设为纯直流，因为我们忽略了速度波动)和电枢电阻上的平均电压之和，以产生

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

这与纯直流电源的操作完全相同。这非常重要，因为它强调了我们可以控制平均电机电压，从而控制速度，只需改变转换器延迟角。

电枢电感的平滑效应对于实现电机的成功运行很重要：电枢充当低通滤波器，阻挡大部分纹波，并导致或多或少恒定的电枢电流。为了使平滑有效，电枢时间常数需要比脉冲持续时间长(2 脉冲驱动器为半个周期，而 6 脉冲驱动器只有六分之一周期)。所有 6 脉冲驱动器和许多 2 脉冲驱动器都满足此条件。总体而言，电机的行为与由理想直流电源供电时的表现非常相似(尽管I 2 R损耗比电流完全平滑时的情况要高)。

空载速度由外加电压决定(取决于转换器的触发角);负载速度会略有下降，正如我们之前提到的，平均电流由负载决定。例如，(a) 中的电压波形同样适用于 (b) 中表示的两种负载条件，其中上部电流波形对应于负载转矩的高值，而下部电流波形对应于轻得多的负载;两种情况下的速度几乎相同。(速度的微小差异是由于第 3 章中解释的IR )。

我们应该注意到，电流纹波保持不变——只有平均电流随负载变化。因此，从广义上讲，我们可以说速度是由转换器的触发角决定的，这是一个非常令人满意的状态，因为我们可以通过低功率控制电路来控制触发角，从而调节驱动器的速度。

电流波形被称为“连续”，因为没有任何时间电流不流动。这种“连续电流”条件是大多数驱动器的标准，它是非常理想的，因为只有在连续电流条件下，转换器的平均电压才完全由触发角决定，并且与负载电流无关。，我们可以看到为什么会这样，假设电机连接到输出端子并且它正在吸收连续电流。

在半个完整周期内，电流将从 T1 流入电机并通过 T4 返回市电，因此电枢有效地切换到电源，并且电枢电压等于电源电压，假设是理想的，即它与电流无关。在另一半时间，电机电流从 T2 流出并通过 T3 返回到电源，因此电机再次连接到电源，但这次连接相反。因此，一旦设置了触发角，就定义了平均电枢电压——以及由此得出的速度的初步近似值。