同步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)(《電力拖動自動控制系統(tǒng)（第4版）》阮毅、陳伯時)(文件)
【正文】 。 同步電動機(jī)的調(diào)速 ?同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速 ?同步電動機(jī)有確定的極對數(shù) ?同步電動機(jī)的調(diào)速只能是改變電源頻率的變頻調(diào)速 。 ?控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 ， 可以同時實(shí)現(xiàn)多臺同步電動機(jī)調(diào)速 。 ?各臺同步電動機(jī)的負(fù)載不能太大，否則會造成負(fù)載大的同步電動機(jī)失步，進(jìn)而使整個調(diào)速系統(tǒng)崩潰。 速系統(tǒng) 圖 88 變壓變頻器供電的同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 速系統(tǒng) ?他控變頻同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)變頻器的輸出頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或位置無直接的關(guān)系 ，若控制不當(dāng) ， 仍然會造成失步 。 ?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 。 ?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)簡單 ， 只需一套可控功率單元 。 ?在自控變頻同步電動機(jī)中采用的電力電子逆變器和轉(zhuǎn)子位置檢測器就相當(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 。但沒有電刷，故稱無刷直流電動機(jī)。 機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 811 梯形波永磁同步電動機(jī)的電動勢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機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動 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的方法對方波進(jìn)行調(diào)制 ， 同時完成變壓變頻功能 。 ?在同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)中，為了準(zhǔn)確地定向，需要檢測轉(zhuǎn)子位置。 ?沿勵磁磁極的軸線為 d軸 ， 與 d軸正交的是 q軸 ， dq坐標(biāo)系固定在轉(zhuǎn)子上 ， 與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn) 。 ?第二項(xiàng)是由凸極效應(yīng)造成的磁阻變化在電樞反應(yīng)磁動勢作用下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，稱作反應(yīng)轉(zhuǎn)矩或磁阻轉(zhuǎn)矩。 ?為了達(dá)到良好的控制效果 ， 往往采用電流閉環(huán)控制的方式 ， 實(shí)現(xiàn)對象的近似解耦 。 ?將定子三相電流合成矢量和勵磁電流矢量沿m、 t軸分解為勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量 ， 隙磁鏈定向矢量控制系統(tǒng) 圖 820 可控勵磁同步電動機(jī)空間矢量圖 隙磁鏈定向矢量控制系統(tǒng) ?勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量與在 dq坐標(biāo)系中相應(yīng)分量的關(guān)系 c o s sinsin c o sg g s dsmg g s qstiiii????? ? ? ???? ? ? ? ??? ??? ? ? ? ?c o s sinsin c o s 0fm g g fft g gi Ii????? ? ? ? ???? ? ? ? ??? ??? ? ? ?隙磁鏈定向矢量控制系統(tǒng) ?按氣隙磁鏈定向 ?由此導(dǎo)出 c o s s ins in c o s 0g m g g g d m s m m f m mgg t g g g q m s t m f tL i L i LiL i L i? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? ??? ? ? ? ? ? ? ?ftstfmsmgiiiii????隙磁鏈定向矢量控制系統(tǒng) ?同步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 ?按氣隙磁鏈定向后 ， 同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式與直流電動機(jī)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式相同 。 ?定子電流的勵磁分量可以從同步電動機(jī)期望的功率因數(shù)值求出 。 ?實(shí)際系統(tǒng)矢量運(yùn)算器的算法要復(fù)雜得多 。 量控制系統(tǒng) 圖 824 永磁同步電動機(jī)物理模型 量控制系統(tǒng) ?假想轉(zhuǎn)子由一般導(dǎo)磁材料構(gòu)成，帶有一個虛擬的勵磁繞組，通以虛擬的勵磁電流，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁動勢與永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁動勢相等。 ?定子電壓矢量和電流矢量的夾角也會增大 ，造成功率因數(shù)降低 。 1s t s s tsu R i???? 可控勵磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) ?勵磁電流 ?勵磁電流給定 2 2 2 2f f m f t f m s tI i i i i? ? ? ?*** * 2 * 2 2 2*( ) ( )sm ef fm ftm p smTI i iLn??? ? ? ? 可控勵磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 圖 829 可控勵磁隱極式同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng) ?永磁同步電動機(jī)的狀態(tài)方程 sqsqfsqmdsqsqssdsqsdsqsdsdsqsdsqsdsdssdLpsqsdsqsdsqfmdpLepuLILLiLRiLLdtdiuLiLLiLRdtdiTJniiLLiILJnTTJndtd11])([)(2???????????????????控制系統(tǒng) ?轉(zhuǎn)矩方程 ()[ ( ) ]e p s d s q s q s dp m d f s q s d s q s d s qT n i in L I i L L i i????? ? ?控制系統(tǒng) 圖 830 永磁同步電動機(jī)空間矢量圖 控制系統(tǒng) 圖 831 永磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 。 可控勵磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) ?可控勵磁同步電動機(jī)定子磁鏈 ?按定子定向磁鏈坐標(biāo)系 （ 仍稱作 mt坐標(biāo)系 ） ， 使 m軸與定子合成磁鏈?zhǔn)噶恐睾?， t軸與 m軸正交 。 fI ? 常 數(shù) 0?dtdI ffL虛擬勵磁繞組等效電感 量控制系統(tǒng) ?永磁同步電動機(jī)定子電壓 ?考慮凸極效應(yīng)時 ， 磁鏈方程 sdsqsqssqsqsdsdssddtdiRudtdiRu????????????ffsdmdfsqsqsqfmdsdsdsdILiLiLILiL????????量控制系統(tǒng) ?轉(zhuǎn)矩方程 ?將磁鏈方程代入電壓方程 ()[ ( ) ]e p s d s q s q s dp m d f s q s d s q s d s qT n i in L I i L L i i????? ? ?0 00s d s d s d s ds s qfs q s q s q s qs d s m du i L iRL dIu i L iL R Ldt????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?
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