【正文】 量額定容量是指在銘牌規(guī)定運動條件下電機(jī)線端的視在功率，一般以為單位。（2）額定功率額定功率是指發(fā)電機(jī)在額定運行時出線端輸出的有功功率，或指電動機(jī)在額定運行時軸上輸出的有效機(jī)械功率，一般以KW或MW為單位。對于同步調(diào)相機(jī)，則用線端的額定無功功率來表示其容量，以Kvar或Mkvr為單位。（3）額定電壓額定電壓是指電機(jī)額定運行時，定子繞組出線端的線電壓有效值，單位為V或KV（4）額定頻率額定頻率是額定運行時定子電樞繞組電氣量的頻率，我國的標(biāo)準(zhǔn)頻率為50HZ（5）額定電流額定電流是指額定運行時，定子繞組線電流的有效值，單位為A。（6）額定功率因素額定功率因素是額定運行時定子繞組側(cè)的功率因素。（7）額定功率：發(fā)電機(jī)的額定效率是指額定運行時定子繞組輸出的電功率（額定功率）與轉(zhuǎn)軸輸入的機(jī)械功率（額定輸入功率）的比值。電動機(jī)的額定效率是額定運行時轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率（額定功率）與定子繞組輸入的電功率（額定輸入功率）的比值。（發(fā)電機(jī)）（電動機(jī)）（8）額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速是同步電機(jī)額定運行時的轉(zhuǎn)速，是與額定頻率相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min、（9）額定勵磁電流和額定勵磁電壓額定勵磁電流和額定勵磁電壓是指同步電機(jī)在額定運行條件下，轉(zhuǎn)子勵磁繞組外施的直流電流和直流勵磁電壓。第二章 同步電機(jī)的工作特性 和異步電機(jī)一樣，同步電機(jī)也主要是由定子、轉(zhuǎn)子這兩部分構(gòu)成。定子和轉(zhuǎn)子之間是空氣隙（氣隙）。 同步電動機(jī)空載運行時，電樞繞組中電流很小，可認(rèn)為沒有電流，所以產(chǎn)生的電樞磁場也小，這是電機(jī)的氣隙磁場是由勵磁磁動勢建立的。但當(dāng)同步電動機(jī)帶負(fù)載運行時，電樞繞組中將流過三相對稱的負(fù)載電流，因而將產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁極同步旋轉(zhuǎn)的電樞磁動勢。這時氣隙磁場是由勵磁磁動勢與電樞磁動勢共同建立的。電樞磁動勢將對主磁場產(chǎn)生影響。電樞磁動勢的基波對主磁場的影響稱作電樞反應(yīng)。 電樞反應(yīng)將會使氣隙磁場波形產(chǎn)生畸變（使氣隙磁場不再以主磁極軸線為對稱），同時還會產(chǎn)生去磁或增磁的作用，因此電樞反應(yīng)將對同步電機(jī)的運行性能產(chǎn)生影響。電樞磁動勢作用在q軸（交軸）上叫做交軸電樞反應(yīng)，電樞磁動勢作用在d軸（直軸）上叫做直軸電樞反應(yīng)。但是一般情況下電樞磁動勢既不作用在直軸上也不作用在交軸上。這時可以將電樞磁動勢分解成兩個分量（=+），其中交軸分量將產(chǎn)生交軸反應(yīng)，直軸分量將產(chǎn)生直軸分量。直軸電樞反應(yīng)會去磁或助磁，而交軸電樞反應(yīng)會使氣隙磁場波形產(chǎn)生畸變。 　同步電動機(jī)的電動勢方程式和向量圖當(dāng)采用發(fā)電機(jī)的正方向慣例來表達(dá)同步電動機(jī)的電動勢方程式和相量圖時， ＞，＜0。表示電動機(jī)向電網(wǎng)輸出的有功功率為負(fù)值。這種表示方法很不方便，因此重新假定同步電動機(jī)各個物理量的正方向。在同步電動機(jī)中，電流假定的正方向與發(fā)電機(jī)的相反，如圖22所示。端電壓假設(shè)為外施電壓，為此電壓所產(chǎn)生的輸入電流（與發(fā)電機(jī)的正方向相反），為反電動勢。這樣由滯后一個鈍角變?yōu)槌耙粋€銳角，從而使，輸入電功率mUI，以及電磁功率均變?yōu)檎怠Ｒ虼送诫妱訖C(jī)的電動勢方程式變?yōu)椋簩ν粯O同步電動機(jī)，則為： 相應(yīng)的向量圖為圖22（a）和圖23 （a） （b）圖22 隱極同步電動機(jī)的向量圖和等效電路圖 圖23 突極同步電動機(jī)的向量圖在同步發(fā)電機(jī)的功角特性公式中，功率角θ定義為超前于的角度。如用于電動機(jī)則功率角θ和電磁功率均為負(fù)值，這種表示方法不方便。所以，對于電動機(jī)重新定義θ為超前于的角度，從而電磁功率為正值，表示電動機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率。這樣一來，功率特性的表達(dá)式便為：上式除以轉(zhuǎn)子角速度后，得到電動機(jī)的驅(qū)動電磁轉(zhuǎn)矩，于是有：同步電動機(jī)正常運行時，由電網(wǎng)輸入的電功率，出了很小一部分消耗了定子銅耗外，大部分通過定、轉(zhuǎn)子磁場的相互作用而轉(zhuǎn)換為電磁功率，即為轉(zhuǎn)子的總功率，即： 扣除定子鐵芯損耗、機(jī)械損耗和附加損耗后，即為輸?shù)臋C(jī)械功率，故： 與同步發(fā)電機(jī)相似，當(dāng)同步電動機(jī)輸出功率一定時，調(diào)節(jié)其勵磁電流即可改變電動機(jī)的無功功率。忽略電樞電阻和磁路不飽和的隱極電機(jī)為例分析。當(dāng)輸出功率不變時，如果不記改變勵磁對定子鐵耗和附加損耗的影響（很?。?，則可認(rèn)為電磁功率也保持不變，故有： 即： ，于是由圖24的電動勢向量圖可見，當(dāng)輸出功率恒定而改變勵磁電流時，端點的軌跡為一條魚與平行的垂直線，端點的軌跡為一條與垂直的水平線?！罢！眲畲艜r，電動機(jī)的=1，電樞電流全部為有功電流，其數(shù)量最??；當(dāng)“欠磁”時，＜，為保證氣隙磁通值金絲不變，除有功電流外，還要出現(xiàn)起增磁作用的滯后的無功電流分量（從發(fā)電機(jī)慣例看，仍為超前的無功電流）。當(dāng)“過勵”時，＞，電樞電流中將包含一個超前的無功電流分量，起去磁作用。 由以上分析可知，同步電動在恒定功率下改變勵磁電流時，曲線仍為一條V形曲線。圖25表示四個不同電磁功率的V形曲線。其中，的那條曲線對應(yīng)于同步調(diào)相機(jī)的運行狀態(tài)。圖 24 恒功率、變勵磁時隱極同步電動機(jī)的向量圖 圖 25 同步電動機(jī)V形曲線由于同步電動機(jī)的最大電磁功率與成正比，當(dāng)減小勵磁電流時，則對應(yīng)的功率角增大，而過載能力則要降低。因此，當(dāng)勵磁電流減到一定的數(shù)值，角就增大到，同步電動機(jī)就不能穩(wěn)定運行而失去同步。圖25中的虛線表示了電動機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定的界限。 改變勵磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的功率因數(shù)，這是同步電動機(jī)最寶貴的優(yōu)點。因為電網(wǎng)上的主要負(fù)載是從電網(wǎng)吸取滯后的無功電流的變壓器、感應(yīng)電動機(jī)、以及其他感性負(fù)載，而同步電動機(jī)在過勵的情況下卻能從電網(wǎng)吸取超前的無功電流，這樣就可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。因此，從改變電網(wǎng)的功率因數(shù)和提高同步電動機(jī)本身的過載能力來考慮，（超前），通常都工作在過勵狀態(tài)。第三章 同步電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng) 同步電動機(jī)的矢量控制與轉(zhuǎn)矩控制簡介一. 矢量控制理論簡介：。矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量 (勵磁電流) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流) 分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能。矢量控制算法已被廣泛地應(yīng)用在siemens，AB，GE，F(xiàn)uji等國際化大公司變頻器上。采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動機(jī)相匹配，而且可以控制異步電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時需要準(zhǔn)確地輸入異步電動機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動機(jī)參數(shù)自動檢測、自動辨識、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動異步電動機(jī)進(jìn)行正常運轉(zhuǎn)之前可以自動地對異步電動機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識，并根據(jù)辨識結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對普通的異步電動機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制二. 直接轉(zhuǎn)矩控制簡介：在80年代中期，德國學(xué)者Depenbrock教授于1985年提出直接轉(zhuǎn)矩控制，其思路是把電機(jī)和逆變器看成一個整體，采用空間電壓矢量分析方法在定子坐標(biāo)系進(jìn)行磁通、轉(zhuǎn)矩計算，通過跟蹤型PWM逆變器的開關(guān)狀態(tài)直接控制轉(zhuǎn)矩。因此，無需對定子電流進(jìn)行解耦，免去矢量變換的復(fù)雜計算，控制結(jié)構(gòu)簡單?！≈苯愚D(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是利用空間矢量、定子磁場定向的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下分析異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，計算與控制異步電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，采用離散的兩點式調(diào)節(jié)器（Band—Band控制），把轉(zhuǎn)矩檢測值與轉(zhuǎn)矩給定值作比較，使轉(zhuǎn)矩波動限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差的大小由頻率調(diào)節(jié)器來控制，并產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，以獲得高動態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩輸出。它的控制效果不取決于異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡化，而是取決于轉(zhuǎn)矩而是取決于轉(zhuǎn)矩的實際狀況，它不需要將交流電動機(jī)與直流電動機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化，即不需要模仿直流電動機(jī)的控制，由于它省掉了矢量變換方式的坐標(biāo)變換與計算和為解耦而簡化異步電動機(jī)數(shù)學(xué)模型，沒有通常的PWM脈寬調(diào)制信號發(fā)生器，所以它的控制結(jié)構(gòu)簡單、控制信號處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無超調(diào)，是一種具有高靜、動態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。 同步電機(jī)坐標(biāo)變換本章將對同步電機(jī)的矢量控制進(jìn)行分析。同步電動機(jī)的控制離不開坐標(biāo)變換，下面就對同步電機(jī)的坐標(biāo)變化進(jìn)行分析。1.、坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸在空間并且以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的左邊系統(tǒng)。F、B、0與d、q、0坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸放在轉(zhuǎn)子上并且隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)。3.、α、β、0與a、b、c以及0坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸放在定子上并且保持靜止的坐標(biāo)系統(tǒng)?？v軸及橫軸（d、q）坐標(biāo)：坐標(biāo)軸以給定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的左邊系統(tǒng)。還有其他一些坐標(biāo)系統(tǒng)，這里不一一列出。每個坐標(biāo)系統(tǒng)都有各自的優(yōu)點和缺點，所以要根據(jù)具體的情況選擇合適的坐標(biāo)系統(tǒng)以分析系問題的過程盡量簡單。同一問題可以用數(shù)種方法求的解答，但其中某些方法用起來較為方便簡捷或所得的結(jié)果較為精確，而另一些方法則較為繁瑣或所得的結(jié)果不夠準(zhǔn)確。同樣，同一方法在某些情況下應(yīng)用起來很容易得出結(jié)果，而在另一些情況下應(yīng)用時就較為復(fù)雜。因此研究者應(yīng)該掌握各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，并善于根據(jù)具體條件及問題的性質(zhì)加以利用。但一般來說，假如定子或轉(zhuǎn)子的某一方面為對稱而另一方面為不對稱，那么較合適的方法是利用把坐標(biāo)軸放在不對稱的那一方面的坐標(biāo)系統(tǒng)。例如：同步電機(jī)的轉(zhuǎn)自方面是不對稱的，則在定子方面對稱的情況下，利用坐標(biāo)系統(tǒng)d，q，0或F，B，0就比較方便。再如，異步電機(jī)在正常情況下轉(zhuǎn)子方面是對稱的，因此，在分析其定子方面不對稱的運行問題時，則利用坐標(biāo)系統(tǒng)α、β、0或1,2,0就比較方便。假如點擊的定子及轉(zhuǎn)子兩方面均不對稱，那么即使點擊的轉(zhuǎn)速為恒速，利用任何一種坐標(biāo)系統(tǒng)表示的電機(jī)基本方程也都是具有變系數(shù)的方程。鑒于以上原因，本節(jié)將對其他各種坐標(biāo)系統(tǒng)以及它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行一些必要的討論，以便進(jìn)一步利用其中的一些坐標(biāo)系統(tǒng)來研究