晶闸管交流无换向器电动机的应用及优势

大中型无换向器电动机一般采用电气励磁的同步机作为传动电动机。大功率的同步电动机的定子电压可以达到6～10kV，所以采用晶闸管作为换相的开关元件构成整流器和逆变器（见图6-39）。逆变器根据转子位置检测器的信号定子完成换相功能。因为晶闸管是半可控的半导体器件，在逆变工况时必须依靠电动机定子的反电动势才能关断。为了保证逆变器晶闸管能够可靠地换相，根据转矩公式T=kΦ₀I₁sin（θ-β），在较小转矩时逆变触发角β不能小于15°。

因为直流回路中接入了电感量很大的电抗器，逆变器如同一个电流源。电流调节是通过脉冲相位控制整流器的输出电压实现的，即

式中 RΣ——定子回路的等效电阻；

U_2l——整流器的供电线电压；

Φ₀——转子励磁绕组建立的磁通。

调节电动机的定子电流就可以改变转矩。这种晶闸管无换向器电动机的调节方式是双闭环结构——速度外环和电流内环。通过双闭环结构的调节，实现对整流器输出直流电压的调节，达到调节转矩和转速的目的。而逆变器实现对定子绕组的换相控制，必须根据转子磁极的位置确定开关元件动作的策略。如果输入侧的整流器采用了可逆的晶闸管整流器件，当kΦ₀ω＞1.35U_2lcosα·cosβ时，可以实现再生回馈制动，把制动能量回馈到电网。(www.xing528.com)

晶闸管无换向器电动机在低速时（小于0.1ω_N）电动势不足以使逆变器的晶闸管换相，必须采用复杂的强制换相方式。这是这种传动方式的主要缺点。图6-40所示为晶闸管交流无换向器电动机的机械特性。

图6-39 晶闸管交流无换向器电动机的控制系统框图

随着IGBT和可IGCT器件的发展，可以强制关断的逆变器的应用也越来越广泛。无换向器电动机的调速范围和动态调节性能都得到大幅提高。

图6-40 晶闸管交流无换向器电动机的机械特性