7.1 晶闸管—直流电动机调速系统
采用晶闸管可控整流电路给直流电动机供电，通过移相触发，改变直流电动机电枢电压，实现直流电动机的速度调节。这种晶闸管—直流电动机调速系统是电力驱动中的一种重要方式，更是可控整流电路的主要用途之一。可以图7-1所示三相半波晶闸管—直流电动机调速系统为例，说明其工作过程和系统特性。
直流电动机是一种反电势负载，晶闸管整流电路对反电势负载供电时，电流容易出现断续现象。如果调速系统开环运行，电流断续时机械特性将很软，无法负载；如果闭环控制，断流时会使控制系统参数失调，电机发生振荡。为此，常在直流电机电枢回路内串接平波电抗器Ld，以使电流Id尽可能连续。这样，晶闸管—直流电动机调速系统的运行分析及机械特性，必须按电流连续与否分别讨论。
8.1.1 电流连续时
如果平波电抗器Ld电感量足够大，晶闸管整流器输出电流连续，此时晶闸管—直流电动机系统可按直流等值电路来分析，如图7-2所示。图中，左半部代表电流连续时晶闸管整流器的等效电路，右半部为直流电动机的等效电路。由于电流连续，晶闸管整流器可等效为一个直流电源Ud与内阻的串联，Ud为输出整流电压平均值
（7-1）
式中 U为电源相压有效值，
为移相触发角。
电流连续情况下，晶闸管有换流重迭现象，产生出换流重迭压降，相当于整流电源内串有一个虚拟电阻
，其中LB为换流电感。再考虑交流电源（整流变压器）
，如图所示。
的等效内电阻Ro，则整流电源内阻应为
电流连续时直流电动机可简单地等效为为反电势E与电枢及平波电抗器的电阻总和Ra串联，而平波电抗器电感Ld在直流等效电路中是得不到反映的。
这样，根据图7-2等效电路，可以列写出电压平衡方程式为
（7-2）
式中 机转速为
，Ce为直流电机电势常数，φ为直流电机每极磁通。求出电
（7-3）
可以看出，在电枢电流连续的情况下，当整流器移相触发角
固定时，电动机转速随
负载电流Id的增加而下降，下降斜率为
点no的变化，机械特性为一组斜率相同的平行线。
。当角改变时，随着空载转速
但是在一定的平波电抗器电感Ld下，当电流减小到一定程度时，Ld中储能将不足以维持电流连续，电流将出现断续现象，此时直流电动机机械特性会发生很大变化，不再是直线，图7-3中以虚线表示。这部分的机械特性要采用电流断续时的运行分析来确定。
二、电流断续时
电枢电流断续时不再存在晶闸管换流重迭现象，晶闸管整流器供电直流电动机系统须采用图7-4所示交流等效电路来分析。在此电路中，u2为相电压瞬时值，显然只有当它大于电枢反电势Ea时晶闸管才能导通，如图7-5所示。由于id断续，电路分析时必须计入平波电感Ld的作用，回路电压平衡方程为
（7-4）
图7-4 电流断续时，晶闸管—直流电动机等效电路图7-5 电流断续时的电枢电流 为分析简便起见，先忽略等效内阻
，求解出机械特性后再作为系统内阻对特性斜率
进行修正。这样，可采用积分求解如下微分方程
（7-5）
式中C为积分常数，可由图7-5中边界条件
（7-6）
解出
（7-7）
式中
为三相半波整流器移相触发角计算起点（
）的相位。
将式（7-7）代入式（7-5），可得
（7-8）
由于电流不连续，只在一段时间内有电流。设晶闸管导通角为，则又有一边界条件