在上一教程中，我们已经了解了如何设计双电源电路，现在我们了解了双转换器，该转换器可以同时将AC转换为DC和DC转换为AC。顾名思义，双转换器有两个转换器，一个转换器用作整流器（将AC转换为DC），另一个转换器用作逆变器（将DC转换为AC）。如上图所示，两个转换器以相同的负载背靠背连接。要了解有关整流器和逆变器的更多信息，请单击链接。
为什么我们使用双转换器？如果只有一个转换器可以提供负载，那为什么我们要使用两个转换器呢？这些问题可能会出现，您将在本文中得到答案。
在这里，我们有两个背对背连接的转换器。由于这种连接方式，该设备可以设计为四象限运行。这意味着负载电压和负载电流都可逆。双转换器如何实现四象限操作？我们将在本文中进一步介绍。
通常，双转换器用于可逆直流驱动器或变速直流驱动器。它用于大功率应用。
双转换器中的四象限操作
第一象限：电压和电流均为正。
第二象限：电压为正，电流为负。
第三象限：电压和电流均为负。
第四象限：电压为负，电流为正。
在这两个转换器中，第一个转换器根据触发角α的值在两个象限中工作。当α值小于90˚时，此转换器用作整流器。在此操作中，转换器产生正的平均负载电压和负载电流，并在第一象限中运行。
当α的值大于90˚时，此转换器用作反相器。在此操作中，转换器产生负的平均输出电压，并且电流方向不变。这就是负载电流保持正值的原因。在第一象限操作中，能量从源传递到负载，在第四象限操作中，能量从负载传递到源。
类似地，当点火角α小于90°时，第二转换器用作整流器，而当点火角α大于90°时，第二转换器用作逆变器。当该转换器用作整流器时，平均输出电压和电流均为负。因此，它在第三象限中运行，并且功率流从负载流向电源。此处，电动机反向旋转。当此转换器用作逆变器时，平均输出电压为正，电流为负。因此，它在第二象限中工作，并且功率流从负载流向电源。
当功率从负载流向电源时，电动机的行为就像发电机一样，这使得再生断路成为可能。
原理
为了理解双转换器的原理，我们假设两个转换器都是理想的。这意味着它们产生纯直流输出电压，在输出端子上没有纹波。双转换器的简化等效图如下图所示。
在上面的电路图中，转换器被假定为可控直流电压源，并且与二极管串联连接。转换器的触发角由控制电路调节。因此，两个转换器的直流电压大小相等，极性相反。这使得可以反向驱动电流通过负载。
用作整流器的转换器称为正群转换器，另一个用作逆变器的转换器称为负群转换器。
平均输出电压是触发角的函数。对于单相逆变器和三相逆变器，平均输出电压采用以下公式的形式。
Ë DC1 = E最大Cos⍺ 1 Ë DC2 = E最大Cos⍺ 2
其中，α 1和α 2是变换器-1和转换器2的触发角分别。
对于单相双转换器，
E max = 2E m /π
对于三相双转换器，
Ë最大=3√3E米/π
对于理想的转换器，
Ë DC = E DC1 = -E DC2 ë最大Cos⍺ 1 = -E最大Cos⍺ 2 Cos⍺ 1 =-Cos⍺ 2 Cos⍺ 1 = cos（180⁰ - ⍺ 2） ⍺ 1 =180⁰ - ⍺ 2 ⍺ 1 + ⍺ 2 =180⁰
如上所述，平均输出电压是触发角的函数。这意味着对于所需的输出电压，我们需要控制点火角。触发角控制电路可以被使用，使得当控制信号E Ç变化，α触发角1和α 2将以这样的方式，它会满足以下图表改变。
实用双转换器
实际上，我们不能将两个转换器都假定为理想转换器。如果转换器的点火角在这样一种方式，⍺设置1 +⍺ 2 =180⁰。在这种情况下，两个转换器的平均输出电压大小相同，但极性相反。但是由于纹波电压，我们不能完全获得相同的电压。这样，也有在其中产生巨大的两个转换器的DC端子的瞬时电压差Ç irculating电流的转换器和将流过所述负载之间。
因此，在实际的双转换器中，必须控制循环电流。有两种模式可以控制循环电流。
1）无环流运行
2）循环电流运行
1）双转换器无循环电流运行
在这种类型的双转换器中，只有一个转换器处于导通状态，而另一转换器暂时处于阻塞状态。因此，一次只有一个转换器运行，并且转换器之间不需要电抗器。可以说，在特定时刻，转换器1充当整流器并提供负载电流。此时，转换器2通过消除触发角而被锁定。对于反相操作，转换器1被阻止，转换器2正在提供负载电流。
在延迟时间之后将脉冲施加到转换器2。延迟时间约为10到20毫秒。为什么我们在更改操作之间使用延迟时间？它确保晶闸管的可靠运行。如果在转换器1完全关闭之前触发转换器2，则大量的循环电流将在转换器之间流动。
有许多控制方案可产生触发角，以实现双转换器的无电流循环运行。这些控制方案旨在运行非常复杂的控制系统。在此，一次仅一个转换器处于导通状态。因此，可以仅使用一个点火角单元。下面列出了一些基本方案。
A）通过控制信号极性选择转换器
B）通过负载电流极性选择转换器
C）通过控制电压和负载电流选择转换器
2）具有循环电流的双转换器运行
在没有循环电流转换器的情况下，它需要非常复杂的控制系统，并且负载电流不是连续的。为了克服这些困难，有一个可以在循环电流下工作的双转换器。甲限流反应器连接两个转换器的直流端子间。设置两个转换器的点火角，以使最小量的循环电流流过电抗器。由于在理想的逆变器所讨论的，循环电流是零，如果⍺ 1 +⍺ 2 =180⁰。
假设转换器1的发射角为60°，那么转换器2的发射角必须保持在120°。在此操作中，转换器1将充当整流器，而转换器2将充当逆变器。因此，在这种类型的操作中，两个转换器一次都处于导通状态。如果负载电流反向，则用作整流器的转换器现在用作逆变器，而用作逆变器的转换器现在用作整流器。在此方案中，两个转换器同时工作。因此，它需要两个点火角发生器单元。
这种方案的优点是我们可以在反转时使转换器平稳运行。该方案的时间响应非常快。在消除无电流循环操作的情况下，正常延迟时间为10至20毫秒。
该方案的缺点是，反应器的尺寸和成本较高。由于循环电流，功率因数和效率低。为了处理循环电流，需要具有高额定电流的晶闸管。
根据负载的类型，使用单相和三相双转换器。
1）单相双转换器
双转换器的电路图如下图所示。单独励磁的直流电动机用作负载。两个转换器的DC端子都与电枢绕组的端子连接。这里，两个单相全转换器背靠背连接。两个转换器都提供共同的负载。
转换器-1的触发角α 1和α 1小于90˚。因此，转换器1用作整流器。对于正半周（0 <t <π），晶闸管S1和S2将导通，而对于负半周（π<t <2π），晶闸管S3和S4将导通。在此操作中，输出电压和电流均为正。因此，该操作称为正向驱动操作，并且转换器在第一象限中工作。
转换器2的点火角度为180 - α 1 =α 2和α 2大于90˚更大。因此，转换器2充当逆变器。在此操作中，负载电流保持在相同方向。输出电压的极性为负。因此，转换器工作在第四象限。此操作称为再生制动。
对于直流电动机的反向旋转，转换器2充当整流器，而转换器1充当逆变器。转换器-2α的触发角2小于90˚。备用电压源为负载供电。在此操作中，负载电流为负，输出平均电压也为负。因此，转换器2在第三象限中工作。此操作称为反向驱动。
在反向操作中，转换器1的发射角小于90°，而转换器2的发射角大于90°。因此，在此操作中，负载电流为负，但平均输出电压为正。因此，转换器2在第二象限中工作。该操作称为反向再生制动。
单相双转换器的波形如下图所示。
2）三相双转换器
三相双转换器的电路图如下图所示。在此，两个三相转换器背靠背连接。工作原理与单相双转换器相同。
因此，这就是双转换器的设计方式，并且如前所述，它们通常用于在大功率应用中构建可逆直流驱动器或变速直流驱动器。