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))-wenkub
2023-05-16 22:18:33 本頁(yè)面
【正文】 mfs d s ms d s q f s d fs s f s s fsq sms d s q f s qs s sffm s m ms d s q f s d fs f s f s f fn n ndT T L I i Tdt J J JLRdi R Li i I u Udt L L L L L Ldi RLi i I udt L L LdI RL R L Li i I u Udt L L L L L L L??? ? ? ? ????? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?21 msfLLL? ??態(tài)數(shù)學(xué)模型 圖 819 隱極式同步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 態(tài)數(shù)學(xué)模型 ?同步電動(dòng)機(jī)也是個(gè)非線性 、 強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng) ， 若考慮阻尼繞組的作用和凸極效應(yīng)時(shí) ，動(dòng)態(tài)模型更為復(fù)雜 ， 與異步電動(dòng)機(jī)相比 ， 其非線性 、 強(qiáng)耦合的程度有過(guò)之而無(wú)不及 。 ?定子電壓方程 sdsqsqssqsqsdsdssddtdiRudtdiRu????????????態(tài)數(shù)學(xué)模型 ?在 dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的磁鏈方程為 rqrqsqmqrqrdrdfmdsdmdrdrdmdffsdmdfrqmqsqsqsqrdmdfmdsdsdsdiLiLiLILiLiLILiLiLiLiLILiL??????????????????態(tài)數(shù)學(xué)模型 ?同步電動(dòng)機(jī)在 dq坐標(biāo)系上的轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)方程分別為 )( sdsqsqsdpe iinT ?? ??LpsdsqsqsdpLep TJniiJnTTJndtd ????? )()( 2 ???態(tài)數(shù)學(xué)模型 ?轉(zhuǎn)矩方程整理后得 ()()e p m d f s q p s d s q s d s qp m d r d s q m q r q s dT n L I i n L L i in L i i L i i? ? ???態(tài)數(shù)學(xué)模型 ?第一項(xiàng)是轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和定子電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)矩分量相互作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是同步電動(dòng)機(jī)主要的電磁轉(zhuǎn)矩。 態(tài)數(shù)學(xué)模型 ?定子三相繞組是靜止的 ， 轉(zhuǎn)子以角速度旋轉(zhuǎn) ，轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組在勵(lì)磁電壓供電下流過(guò)勵(lì)磁電流 。 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(guò)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。 ?逆變器提供與電動(dòng)勢(shì)嚴(yán)格同相的方波電流 。 ?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)。 ?從外部看來(lái) ， 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 。 ?采用 PWM逆變器 ， 既完成變頻 ， 又實(shí)現(xiàn)調(diào)壓 。 ?在基頻以下調(diào)速時(shí) ， 需要電壓頻率協(xié)調(diào)控制 。 ?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。 ?轉(zhuǎn)子振蕩和失步問(wèn)題并未解決。 mNss SkNfU 1? 同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 圖 86 同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速機(jī)械特性 基頻以下 m a x3 ssedmEUTx ??? 常 數(shù)基頻以上 m a x13 11s N sem d mUETxn??? ? ?速系統(tǒng) ?他控變頻調(diào)速的特點(diǎn)是電源頻率與同步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速無(wú)直接的必然聯(lián)系 。 ?同步電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)子有起動(dòng)繞組，使電動(dòng)機(jī)按異步電動(dòng)機(jī)的方式起動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)再通入勵(lì)磁電流牽入同步。梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的自控變頻同步電動(dòng)機(jī)又稱作無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，縮寫(xiě)為BLDM。 ?永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，無(wú)需直流勵(lì)磁。 ?同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有獨(dú)立勵(lì)磁，在極低的電源頻率下也能運(yùn)行，同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍比異步電動(dòng)機(jī)更寬。 同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) ?同步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子側(cè)有獨(dú)立的直流勵(lì)磁 ，或者靠永久磁鋼勵(lì)磁 。 隨著變頻技術(shù)的發(fā)展 ， 同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛 。電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) — 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 第 8章 同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) ?同步電動(dòng)機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí) ，存在失步與起動(dòng)困難兩大問(wèn)題 ， 曾制約著同步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 。 ?同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速可分為自控式和他控式兩種 ， 適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合 。 還可能有自身短路的阻尼繞組 。 同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) ?異步電動(dòng)機(jī)要靠加大轉(zhuǎn)差才能提高轉(zhuǎn)矩，而同步電機(jī)只須加大功角就能增大轉(zhuǎn)矩，同步電動(dòng)機(jī)比異步電動(dòng)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)具有更強(qiáng)的承受能力，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。 永磁同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ?采用了永磁材料磁極，磁能積高，體積小、重量輕； ?轉(zhuǎn)子沒(méi)有銅損和鐵損，沒(méi)有滑環(huán)和電刷的摩擦損耗，運(yùn)行效率高； ?轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，允許脈沖轉(zhuǎn)矩大，可獲得較高的加速度，動(dòng)態(tài)性能好； ?結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行可靠。 同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩角特性 ?在忽略定子電阻時(shí) ， 同步電動(dòng)機(jī)從定子側(cè)輸入的電磁功率 1 3 c o s 3 c o s ( )3 c o s c o s 3 s i n s i nM s s s ss s s sP P U I U IU I U I? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? 同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩角特性 圖 81 凸極同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行相量圖 ????s i nc o sc o ss i nssqqsssddssqssdUIxUEIxIIII????? 同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩角特性 ?電磁功率 223 c os c os 3 s i n s i n3 c os 3 s i ns i n ( c os )3 c os 3 s i n113 s i n 3 ( ) c os s i n3 ( )3s i n s i n 22M s s s ss s q s s ds s sssqdsssd q ds d qssd d qP U I U IU I U IU E UUUxxEUUx x xU x xUEx x x? ? ? ???????? ? ??????????? ? ???? 同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩角特性 ?電磁轉(zhuǎn)矩 ????2s i n2)(3s i n32qdmqdsdmsse xxxxUxEUT ????第 1部分由轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生 ， 是同步電動(dòng)機(jī)的主轉(zhuǎn)矩； ?第 2部分由于磁路不對(duì)稱產(chǎn)生 ， 稱作磁阻反應(yīng)轉(zhuǎn)矩
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