單變流器換向驅動器

我們將考慮一個為永磁電機供電的全控變流器，并了解電機如何從一個方向的全速再生制動，然后反向加速到全速。我們在結尾處原則性地研究了這個過程，但在這里我們探討了使用變流器饋電驅動器實現(xiàn)它的實用性。我們從一開始就應該清楚，在實踐中，用戶所要做的就是將速度給定信號從全正向更改為全反向：驅動轉換器中的控制系統(tǒng)從此開始負責。它的作用和方式將在下面討論。

電機全速正向運行時，變流器延遲角較小，變流器輸出電壓V 和電流I 均為正值。

為了制動電機，必須反轉扭矩。唯一可以做到這一點的方法是反轉電樞電流的方向。轉換器只能提供正電流，因此要反轉電機扭矩，我們必須使用機械開關或接觸器來反轉電樞連接。(在操作接觸器之前，通過降低轉換器電壓將電樞電流降至零，因此不需要接觸器中斷電流。)

請注意，由于電機仍在正方向旋轉，因此反電動勢保持其原始意義;但是現(xiàn)在運動電動勢被認為是在輔助電流，因此為了將電流保持在范圍內，轉換器必須產生一個負電壓V ，該電壓僅比E小一點。這是通過將延遲角設置在 90° 和 180° 之間的適當點來實現(xiàn)的。

請注意，轉換器電流仍然為正，但轉換器電壓為負，因此功率流回主電源。在這種情況下，系統(tǒng)在象限 2 中運行，電機由于負轉矩而減速。隨著速度下降，E 減小，因此V 必須逐漸減小以使電流保持在全值。這是通過電流控制回路的作用自動實現(xiàn)的，這將在后面討論。

電流(即轉矩)需要保持為負值才能反向加速，但在反電動勢改變符號后(電機反轉)，轉換器電壓再次變?yōu)檎挡⒋笥贓。然后轉換器進行整流，將電力饋入電機，系統(tǒng)在象限 3 中運行。

使用換向接觸器的方案不適合在換向時間很關鍵的地方，因為機械換向開關造成的延遲很容易達到200″400毫秒。勵磁反轉方案以類似的方式運行，但反轉勵磁電流而不是電樞電流。它們甚至更慢，因為勵磁繞組的時間常數(shù)相對較長。

雙變流器換向驅動

在需要全四象限運行和快速換向的情況下，使用兩個反并聯(lián)的變流器。一個轉換器向電機提供正電流，而另一個轉換器提供負電流。

電橋的運行使其直流電壓幾乎相等，從而確保任何直流循環(huán)電流都很小，并且在電橋之間放置了一個電抗器以限制由兩個轉換器的不相等紋波電壓引起的紋波電流的流動?；蛘?，可以通過一次僅運行一個轉換器來省去反應器。

從一個變流器到另一個變流器的轉換只能在觸發(fā)脈沖從一個變流器移除并且電樞電流衰減到零之后發(fā)生。適當?shù)牧汶娏鳈z測電路作為驅動器的一個組成部分提供，因此就用戶而言，這兩個轉換器的行為就好像它們是一個理想的雙向直流電源一樣。

潛在用戶需要意識到一個基本的單轉換器只能在一個象限中運行。如果需要再生制動，則需要勵磁或電樞換向接觸器;如果需要快速反轉，則必須使用雙轉換器。所有這些額外費用自然會推高購買價格。

功率因數(shù)和電源效應

轉換器饋電直流驅動器的缺點之一是，當電機在高轉矩(即高電流)和低速(即低電樞電壓)下運行時，電源功率因數(shù)非常低，并且是即使在基本速度和滿載情況下也小于統(tǒng)一。這是因為電源電流波形滯后于電源電壓波形延遲角 a，對于三相轉換器，而且電源電流近似為矩形(而不是正弦)。

重要的是要強調電源功率因數(shù)總是滯后的，即使轉換器正在反相。沒有辦法避免低功率因數(shù)，因此大型驅動器的用戶需要準備好在必要時增加他們現(xiàn)有的功率因數(shù)校正設備。

電源電流波形中的諧波會引起各種干擾問題，供電當局通常會施加法定限制。對于大型驅動器(例如數(shù)百千瓦)，可能必須提供過濾器以防止超出這些限制。

由于電源阻抗永遠不會為零，因此電源電壓波形也不可避免地會出現(xiàn)一些失真，它表明了 6 脈沖轉換器對電源線電壓波形的影響。出現(xiàn)尖峰和缺口是因為每次電流從一個晶閘管換向下一個時，即在前面討論的重疊期間，電源都會瞬間短路。

對于大多數(shù)連接到剛性工業(yè)電源的中小型驅動器來說，這些槽口太小以至于無法注意到;但是當大型驅動器連接到弱電源時，它們可能會給其他消費者帶來嚴重的干擾問題。