直流电机驱动基础，晶闸管驱动概述第 5 部分

单变流器换向驱动器

我们将考虑一个为永磁电机供电的全控变流器，并了解电机如何从一个方向的全速再生制动，然后反向加速到全速。我们在结尾处原则性地研究了这个过程，但在这里我们探讨了使用变流器馈电驱动器实现它的实用性。我们从一开始就应该清楚，在实践中，用户所要做的就是将速度给定信号从全正向更改为全反向：驱动转换器中的控制系统从此开始负责。它的作用和方式将在下面讨论。

电机全速正向运行时，变流器延迟角较小，变流器输出电压V 和电流I 均为正值。

为了制动电机，必须反转扭矩。唯一可以做到这一点的方法是反转电枢电流的方向。转换器只能提供正电流，因此要反转电机扭矩，我们必须使用机械开关或接触器来反转电枢连接。(在操作接触器之前，通过降低转换器电压将电枢电流降至零，因此不需要接触器中断电流。)

请注意，由于电机仍在正方向旋转，因此反电动势保持其原始意义;但是现在运动电动势被认为是在辅助电流，因此为了将电流保持在范围内，转换器必须产生一个负电压V ，该电压仅比E小一点。这是通过将延迟角设置在 90° 和 180° 之间的适当点来实现的。

请注意，转换器电流仍然为正，但转换器电压为负，因此功率流回主电源。在这种情况下，系统在象限 2 中运行，电机由于负转矩而减速。随着速度下降，E 减小，因此V 必须逐渐减小以使电流保持在全值。这是通过电流控制回路的作用自动实现的，这将在后面讨论。

电流(即转矩)需要保持为负值才能反向加速，但在反电动势改变符号后(电机反转)，转换器电压再次变为正值并大于E。然后转换器进行整流，将电力馈入电机，系统在象限 3 中运行。

使用换向接触器的方案不适合在换向时间很关键的地方，因为机械换向开关造成的延迟很容易达到200″400毫秒。励磁反转方案以类似的方式运行，但反转励磁电流而不是电枢电流。它们甚至更慢，因为励磁绕组的时间常数相对较长。

双变流器换向驱动

在需要全四象限运行和快速换向的情况下，使用两个反并联的变流器。一个转换器向电机提供正电流，而另一个转换器提供负电流。

电桥的运行使其直流电压几乎相等，从而确保任何直流循环电流都很小，并且在电桥之间放置了一个电抗器以限制由两个转换器的不相等纹波电压引起的纹波电流的流动。或者，可以通过一次仅运行一个转换器来省去反应器。

从一个变流器到另一个变流器的转换只能在触发脉冲从一个变流器移除并且电枢电流衰减到零之后发生。适当的零电流检测电路作为驱动器的一个组成部分提供，因此就用户而言，这两个转换器的行为就好像它们是一个理想的双向直流电源一样。

潜在用户需要意识到一个基本的单转换器只能在一个象限中运行。如果需要再生制动，则需要励磁或电枢换向接触器;如果需要快速反转，则必须使用双转换器。所有这些额外费用自然会推高购买价格。

功率因数和电源效应

转换器馈电直流驱动器的缺点之一是，当电机在高转矩(即高电流)和低速(即低电枢电压)下运行时，电源功率因数非常低，并且是即使在基本速度和满载情况下也小于统一。这是因为电源电流波形滞后于电源电压波形延迟角 a，对于三相转换器，而且电源电流近似为矩形(而不是正弦)。

重要的是要强调电源功率因数总是滞后的，即使转换器正在反相。没有办法避免低功率因数，因此大型驱动器的用户需要准备好在必要时增加他们现有的功率因数校正设备。

电源电流波形中的谐波会引起各种干扰问题，供电当局通常会施加法定限制。对于大型驱动器(例如数百千瓦)，可能必须提供过滤器以防止超出这些限制。

由于电源阻抗永远不会为零，因此电源电压波形也不可避免地会出现一些失真，它表明了 6 脉冲转换器对电源线电压波形的影响。出现尖峰和缺口是因为每次电流从一个晶闸管换向下一个时，即在前面讨论的重叠期间，电源都会瞬间短路。

对于大多数连接到刚性工业电源的中小型驱动器来说，这些槽口太小以至于无法注意到;但是当大型驱动器连接到弱电源时，它们可能会给其他消费者带来严重的干扰问题。