同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)(《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（第4版）》阮毅、陳伯時(shí))-文庫(kù)吧
2025-04-16 22:18 本頁(yè)面
【正文】 。 ?沒有從根本上消除失步問題 。 制的同步電動(dòng)機(jī)群調(diào)速系統(tǒng) ?多臺(tái)永磁或磁阻同步電動(dòng)機(jī)并聯(lián)接在公共的變頻器上，由統(tǒng)一的頻率給定信號(hào)同時(shí)調(diào)節(jié)各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 ?轉(zhuǎn)子振蕩和失步問題并未解決。 ?各臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不能太大，否則會(huì)造成負(fù)載大的同步電動(dòng)機(jī)失步，進(jìn)而使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)崩潰。 制的同步電動(dòng)機(jī)群調(diào)速系統(tǒng) 圖 87 多臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)的恒壓頻比控制調(diào)速系統(tǒng) 速系統(tǒng) ?可以采用恒壓頻比控制，在起動(dòng)過程中，同步電動(dòng)機(jī)定子電源頻率按斜坡規(guī)律變化，將動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)差限制在允許的范圍內(nèi)，以保證同步電動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)。 ?起動(dòng)結(jié)束后，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)差等于零。 ?也可以采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制。 速系統(tǒng) 圖 88 變壓變頻器供電的同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 速系統(tǒng) ?他控變頻同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)變頻器的輸出頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或位置無(wú)直接的關(guān)系 ，若控制不當(dāng) ， 仍然會(huì)造成失步 。 ?根據(jù)轉(zhuǎn)子位置直接控制變頻裝置的輸出電壓或電流的相位 ， 就能從根本上杜絕失步現(xiàn)象 ， 這就是自控變頻同步電動(dòng)機(jī)的初衷 。 圖 89 自控變頻同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理圖 UI—— 逆變器 BQ—— 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器 需要兩套可控功率單元，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 ?在基頻以下調(diào)速時(shí) ， 需要電壓頻率協(xié)調(diào)控制 。 ?需要一套直流調(diào)壓裝置 ， 為逆變器提供可調(diào)的直流電源 。 ?調(diào)速時(shí)改變直流電壓 ， 轉(zhuǎn)速將隨之變化 ，逆變器的輸出頻率自動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)速 。 ?在表面上只控制了電壓 ， 實(shí)際上也自動(dòng)地控制了頻率 ， 這就是自控變頻同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速 。 ?采用 PWM逆變器 ， 既完成變頻 ， 又實(shí)現(xiàn)調(diào)壓 。 ?可控整流器就可以用不可控整流器 ， 或直接由直流母線供電 ， 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 只需一套可控功率單元 。 圖 810 PWM控制的自控變頻同步電動(dòng)機(jī)及調(diào)速原理圖 ?從電動(dòng)機(jī)本身看 ， 自控變頻同步電動(dòng)機(jī)是一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī) ， 可以是永磁式的 ， 容量大時(shí)也可以用勵(lì)磁式的 。 ?把電動(dòng)機(jī)和逆變器 、 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器 BQ合起來看 ， 如同是一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī) 。 ?從外部看來 ， 改變直流電壓 ， 就可實(shí)現(xiàn)調(diào)速 ， 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速 。 ?在自控變頻同步電動(dòng)機(jī)中采用的電力電子逆變器和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器就相當(dāng)于電子式換向器 ， 用靜止的電力電子電路代替了容易產(chǎn)生火花的旋轉(zhuǎn)接觸式換向器 ， 用電子換向取代機(jī)械換向 。 ?無(wú)換向器電動(dòng)機(jī) —— 由于采用電子換相取代了機(jī)械式的換向器，多用于帶直流勵(lì)磁的同步電動(dòng)機(jī)。 ?正弦波永磁自控變頻同步電動(dòng)機(jī) —— 以正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)為核心，構(gòu)成的自控變頻同步電動(dòng)機(jī)。 ?梯形波永磁自控變頻同步電動(dòng)機(jī)即無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) —— 以梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)為核心的自控變頻同步電動(dòng)機(jī)，性能更接近于直流電動(dòng)機(jī)。但沒有電刷，故稱無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。 ?盡管在名稱上有區(qū)別，本質(zhì)上都是一樣的，所以統(tǒng)稱作 “ 自控變頻同步電動(dòng)機(jī) ” 。 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ?無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種特定類型的永磁同步電動(dòng)機(jī) ， 轉(zhuǎn)子磁極采用瓦形磁鋼 ，經(jīng)專門的磁路設(shè)計(jì) ， 可獲得梯形波的氣隙磁場(chǎng) ， 感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)也是梯形波的 。 ?逆變器提供與電動(dòng)勢(shì)嚴(yán)格同相的方波電流 。 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 811 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)波形與近似的電流波形圖 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 812 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的等效電路及逆變器主電路原理圖 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 813 PWM逆變器輸出電壓 圖 814 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ? PWM逆變器輸出電壓為調(diào)制方波序列 ，換相的順序與三相橋式晶閘管可控整流電路相同 ， 并按直流 PWM的方法對(duì)方波進(jìn)行調(diào)制 ， 同時(shí)完成變壓變頻功能 。 ?換相時(shí)電流波形不可能突跳 ， 其波形實(shí)際上只能是近似梯形的 ， 因而通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率也是梯形波 。 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ?梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程 0 0 0 00 0 0 00 0 0 0A s A A AB s B B BC s C C Cu R i L i edu R i L i edtu R i L i e???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ?在非換相情況下 ， 同時(shí)只有兩相導(dǎo)通 ， 從逆變器直流側(cè)看進(jìn)去 ， 為兩相繞組串聯(lián) ，則電磁功率 ?電磁轉(zhuǎn)矩 ppm IEP 2?pppppppmmme InIEnnPPT ???? 22/ ????機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ?不考慮換相過程及 PWM調(diào)制等因素的影響 ， VT1和 VT6導(dǎo)通時(shí) ， A、 B兩相導(dǎo)通 ，而 C相關(guān)斷 ?無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電壓方程 0A B pCi i Ii? ? ??A B pe e E? ? ?2 2 2pA B s p pdIu u R I L Edt?? ? ? ?機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ?采用 PWM控制 ?電壓方程 ?狀態(tài)方程 ?電樞漏磁時(shí)間常數(shù) dBA Uuu ???2 2 2ps p d pdIR I L U Edt? ?? ? ?12pp dpld I E UId t T L L???? ? ? ?lsLTR??機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ?根據(jù)電機(jī)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)基本理論 22()pepe p p p e ppeLEknT E I n k IndTTd t J????????機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ?無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程 2212ppe p Lp edpl s snndk I Td t J JdI kUId t T L L?????? ? ? ?機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 815 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 816 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng) ?ASR和 ACR均為帶有積分和輸出限幅的PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器可參照直流調(diào)速系統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)。 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 817 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ?通過坐標(biāo)變換，把同步電動(dòng)機(jī)等效成直流電動(dòng)機(jī)，再模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法進(jìn)行控制。 ?在同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，為了準(zhǔn)確地定向，需要檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。
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