直流电机驱动基础，晶闸管驱动概述第 4 部分

转换器输出阻抗：重叠

到目前为止，我们默认转换器的输出电压与电机消耗的电流无关，仅取决于延迟角 a。换句话说，我们将转换器视为理想的电压源。

在实践中，交流电源具有有限的阻抗，因此我们必须预期电压降取决于电机消耗的电流。也许令人惊讶的是，电源阻抗(主要是由于变压器中的电感漏抗)在转换器的输出级表现为电源电阻，因此电源电压降(或调节)与电机电枢电流成正比.

此处不宜赘述，但应注意电源感抗的作用是延迟晶闸管之间电流的传递(或换向);一种称为重叠的现象。重叠的结果是，不是输出电压在每个脉冲开始时突然跳跃，而是两个晶闸管同时导通的短周期。在此期间，输出电压是输入和输出电压的平均值。

用户必须意识到重叠是可以预料的，否则他们第一次将示波器连接到电机端子时可能会受到警告。当驱动器连接到“刚性”(即低阻抗)工业电源时，重叠只会持续几微秒，因此显示的“缺口”在示波器上几乎看不到。

为了清楚起见，书籍总是夸大重叠的宽度：对于 50 或 60 Hz 电源，如果重叠持续时间超过 1 毫秒，这意味着电源系统阻抗过高有问题的转换器的大小，或者相反，转换器对于电源来说太大了。

回到电源阻抗的实际后果，我们只需要考虑与转换器输出电压串联的额外“源电阻”。该源电阻与电机电枢电阻串联，因此每个 a 值的电机转矩“速度曲线的下降比电源阻抗为零时的下降要陡一些。

四象限操作和逆变

到目前为止，我们将转换器视为整流器，从交流电源向正向运行并充当电机的直流电机供电

但是假设我们想将机器作为电机以相反的方向运行，具有负的速度和扭矩，即在象限 3;我们该怎么做呢?以及如何将机器作为发电机运行，以便将电源返回到交流电源，然后转换器“逆变”电源而不是整流，并且系统在象限 2 或象限 4 中运行。如果我们需要，我们需要这样做实现再生制动。有可能吗，如果可以，怎么办?

好消息是，正如我们在第 3 章中看到的，直流电机本质上是一个双向能量转换器。 如果我们施加大于E的正电压V，则电流流入电枢，机器作为电动机运行。如果我们减小V 使其小于E，电流、扭矩和功率自动反向，机器充当发电机，将机械能(再生制动时自身的动能)转化为电能。如果我们想以相反的旋转方向进行电动机或发电，我们所要做的就是反转电枢电源的极性。直流电机本质上是一个四象限设备，但需要一个能够提供正电压或负电压并同时处理正电流或负电流的电源。

这是我们遇到障碍的地方：单个晶闸管转换器只能处理一个方向的电流，因为晶闸管是单向器件。然而，这并不意味着转换器无法将功率返回给电源。直流电流只能是正的，但是(如果它是一个完全受控的转换器)直流输出电压可以是正的也可以是负的。因此，功率流可以是正的(整流)或负的(逆变)。

对于输出电压为正的正常电动机(并假设是完全受控的转换器)，延迟角 (a) 将高达 90°。(通常的做法是，在输入交流电压正常时，对应于额定直流电压的触发角在 20° 左右：如果交流电压因任何原因下降，则可以进一步减小触发角以补偿并允许全直流电压要保持。)

但是，当 a 大于 90° 时，输出电压为负，如公式 (2.5) 所示。因此，单个完全受控的转换器具有两象限操作的潜力，但必须承认，除非我们准备在电枢或励磁电路中使用换向开关，否则这种能力并不容易被利用。这将在接下来讨论。