【正文】 w iw?0 （ ） 定子電壓的幅值就是 )()( 2222 iLwiRwuuu sqssfqds ???? ?? （ ） 負載角 δ 為 ?? f sqiL?tan （ ） 永磁電機它的功率因數(shù) ψ 為 iiLuu sf sqqd Rw w ???? ??t a n （ ） 在不考慮定子電阻 R的情況下，功率因數(shù)角 ψ就和 負載角 δ相等 ，即 ?? coscos ? (3． 25) id=O運行的最大的優(yōu)點是定子電流的幅值與電動機的輸出轉(zhuǎn)矩成正比，其性能于直流動機類似，無去磁作用，控制簡單，因此得到非常廣泛的應(yīng)用，尤其是對隱極的永磁電機的控制系統(tǒng)。在不計電機中的磁滯損耗和渦流、不計鐵心飽和及鐵耗，而且三相電流對稱、轉(zhuǎn)子的繞組沒有阻尼的最理想的情況之下，可得永磁同步電機在 d q坐標系下的電壓方程 [7]。所以這 N個矩形波就和剛剛的正弦波半波等效，這些等高但是不等寬這樣的矩形脈沖波就稱 SPWM波。 圖 單極性 PWM控制方式 圖 4． 4是一個單相橋式的 PWM逆變電路，感性負載，開關(guān)器件為 MOSFET，在單極性 PWM控制下，對 MOSFET控制規(guī)律如下： 圖 單相橋式 PWM逆變電路 在正半周期， VT1一直是導(dǎo)通狀態(tài)的， VT VT3一直是截止?fàn)顟B(tài)的，就只有 VT4通斷是交替的。 Ud和 O。如圖4． 5就是雙極性 PWM控制的波形。可以依據(jù)信號波和載波的同步情況及 N的變化情況， PWM調(diào)制又分為兩種調(diào)制，這兩種調(diào)制是同步 /異步調(diào)制。采用同步調(diào)制的優(yōu)點是可以保證輸出波形的對稱性。 4． 3 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù) 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù)就是把逆變器和電動機看做是一個整體，讓電動機獲得恒定幅值的圓形磁場，以此方式來獲得恒定電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)制方式。 圖 電壓空間矢量的放射形式和 6個扇區(qū) 能夠知道開關(guān)量根據(jù)開關(guān)矢量 [a,b,c]T與逆變器輸出電壓的關(guān)系，三相電壓可表示為 ()，其中 Udc是逆變器輸入直流電壓。一般我們將選層器劃分為三大類，有繼電器選層器、微機選層器和機械選層器。產(chǎn)品接點用防酸、防朝結(jié)構(gòu)的真空繼電器，在磁場的作用下動作，不需要電源工作。 為了使電梯平穩(wěn)、舒適，電機應(yīng)具有良好的機械特性。圖 53 所示為 2Y/△ 聯(lián) 結(jié)的定子繞組接線方式。無論是怎樣的繞組，其目的都是在電機運行時通過改接繞組的方法，使電機定子繞組的極對數(shù)改變，當(dāng)極對數(shù)變化后電機的定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)就會發(fā)生變化 。所以根據(jù)電梯這種特殊的運行狀態(tài)，考慮使用異步電動機，因為其具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格便宜、維護次數(shù)和費用都低以及運行方便的特點，但考慮到電梯到了制定層要減速運行時需要調(diào)速，所以所選電機應(yīng)具有調(diào)速能力。 這種方式就必須對磁保開關(guān)的各種狀態(tài)進行編碼處理 ， 但是只 有格雷變形碼適合 ， 在運算的時候又要用 PLC 指令去譯碼操作 ， 十分 麻煩， 程序因為軟件譯碼也變的十分的龐大?？梢员硎緸椋? ?? s inc o s2211 uuututu sss jTT ???? () 其中 θ 為矢量 us與 u1的夾角。電源頻率不改變的情況下，合成空間矢量 u以電源角頻率 ω 為電氣角速度恒速旋轉(zhuǎn)。使電動機的諧波損耗增加，轉(zhuǎn)矩脈動相對加劇。調(diào)制波頻率 fr比 較大的時候，這時的載波比 N就會相應(yīng)減小，輸出脈沖數(shù)在一個周期相應(yīng)減少， PWM脈沖不對稱造成的影響變大，甚至可能出現(xiàn)脈沖跳動的情況 [12]。對開關(guān)器件的操作如下： 當(dāng) uruc的時候， VTl和 VT4處于導(dǎo)通狀態(tài)， VT2和 VT3關(guān)斷的，負載的電壓為 u0=ud。當(dāng)在負半周期的時候， VT1和 VT4就總是處在被關(guān)斷的狀態(tài)，當(dāng) uruc時， VT2和 VT3是導(dǎo)通的， u0=ud。 同 理，在負半周期， VT2一直是導(dǎo)通狀態(tài)的， VT1和 VT4一直是截止?fàn)顟B(tài)的， VT3通斷是交替。 圖 PWM調(diào)制原理 通常采用三角載波與正弦調(diào)制波相交的辦法來確定正弦波脈寬調(diào)制每個分段 矩形脈沖的寬度。 直流電源則是用不可控整流器件構(gòu)成的。最重要的缺點就是是當(dāng)增大輸出轉(zhuǎn)矩時，功率因數(shù)很快的降低。定子電流中只存在著交軸分量，而且定子 空間矢量磁動勢與永磁體空間矢量磁場正交。 把電磁轉(zhuǎn)矩用標么值表示，當(dāng) Ld≠ Lq。但是永磁電動機里，轉(zhuǎn)子的勵磁是不能夠調(diào)節(jié)的，當(dāng)負載有變化的時候，轉(zhuǎn)矩繞組的總磁鏈是無法保持在一個恒定值的，所以轉(zhuǎn)矩和電樞電流之間是不能夠保持一個線性關(guān)系的。比如，在紡織行業(yè)和軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用就需要要求系統(tǒng)能夠恒功率和寬調(diào)速范圍運行。交、直軸電流不同組合，會影響控制系統(tǒng)的功率因數(shù)、效率和轉(zhuǎn)矩輸出能力等。采用整距繞組，產(chǎn)生梯形波反電動勢。不同的建立磁場的方式就形成了不同類型的電機。按鈕帶有呼梯記憶燈，燈亮?xí)r表示呼梯號已被接收并被記憶；當(dāng)電梯滿足呼梯要求而停層開門時，呼梯記憶燈熄滅。 電梯的的控制部分主要電氣設(shè)備 電機是機械和電器一體 工作的大型的復(fù)雜產(chǎn)品，其中機械就相當(dāng)于我們?nèi)说纳碥|，電器部分就相當(dāng)于我們的神經(jīng)，將機械和電器結(jié)合起來，就變成了我們現(xiàn)代科學(xué)的綜合產(chǎn)品 —— 電梯。 (2)電梯的拖動技術(shù)已有較大的發(fā)展，由于直流電梯維修量大、能耗大等缺點。在所有的約定條件之中，定子齒部、電抗參數(shù)和軛部磁密、起動電流、定子電密以及槽滿率等都應(yīng)限定在一定的范圍，而功率因素、效率和啟動轉(zhuǎn)矩等都要大于某一個給定的值。 SVPWM覺有噪聲低、電流諧波少、轉(zhuǎn)矩脈動小等優(yōu)點，而且相對于常規(guī)的 SPWM直流電壓利用率能夠提高大約 15%。應(yīng)用等各個方面進行了深入的研究和討論。在相當(dāng)長的時期內(nèi)，直流電動機具有優(yōu)良的性能，其技術(shù)一直領(lǐng)先于交流調(diào)速， 70年代后期 以來，隨著電力電子技術(shù)和控制理論的迅速發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)的性能也得到了飛速的發(fā)展，性能可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，競爭。 在民用中，國外已經(jīng)有一些開始使用永磁同步電機代替原來的異步交流電機的領(lǐng)域，如很多電梯驅(qū)動用電電梯就已經(jīng)使用永磁同步電機代替了原來的異步電機。日本的電動車的研究始于 1965年，并于 1967年成立了日本電動車協(xié)會。 永磁同步電機主 要具備的性能特點： (1)相對于普通感應(yīng)電機，重量減少 25％ 60％ ,體積減小 30％～ 70％； (2)調(diào)速比范圍寬，精度控制高，噪聲小、運行平穩(wěn)、過載能力強； (3)中小型永磁同步電動機的效率能夠提高 5％，節(jié)電率達到 10％，其中一些專用的永磁同步電機節(jié)能達到 15％ — 20％。 目前相對于日本與歐洲的電梯市場， 中國電梯市場中永磁同步電梯的使用比例仍不算高，這幾年雖然有部分的市場推廣，但是因為價格和對永磁同步曳引機產(chǎn)品的信賴性尚有疑慮，客戶大多采用觀望態(tài)度，但隨著國際大廠紛紛導(dǎo)入及產(chǎn)品日趨成熟穩(wěn)定，加上節(jié)能意識高漲，近來采用永磁同步曳引機的電梯產(chǎn)品已有了相當(dāng)?shù)慕邮芏?，甚至有客戶愿意以比較高的價格購買節(jié)能的永磁電梯產(chǎn)品，這種情況說明：經(jīng)過這幾年推廣和發(fā)展，客戶不但已經(jīng)認同了永磁產(chǎn)品，而且也認同了節(jié)能環(huán)保觀念。因此，近年來，隨著永磁材料的價格上漲，和電力電子技術(shù)的發(fā)展，永磁電機的發(fā)展受到了各方面的關(guān)注 。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 XXX學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 永磁電動機速度調(diào)節(jié)控制設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 由于永磁同步電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，媒質(zhì)交界面曲直交錯等原因，使得永磁同步電機的設(shè)計的難度大大的增加，計算精度比較差； 此外，永磁同步電機在某些特殊的電磁過程及一些特殊問題，如對磁問題的永磁磁極結(jié)構(gòu)形狀和尺 寸 優(yōu)化設(shè)計 、永磁體局部失磁問題這些都是設(shè)計的難點。 關(guān)于永磁電梯的發(fā)展方向，經(jīng)過這些年的積極發(fā)展，目前除了在技術(shù)上朝大容量與高速比的方向邁進外，在設(shè)計思維上仍有 所差異，但提供更高的性價比應(yīng)該不會改變，而追求曳引輪小型化，降低電動機轉(zhuǎn)矩，更有效地降低電動機尺寸與成本，提高節(jié)能環(huán)保層次，可能會成為未來電梯的追求方向。 正是基于永磁同步電機具備這樣的優(yōu)點，不管國內(nèi)還是國外的許多領(lǐng)域用的特殊電機、高性能電機都是利用永磁同步電機方案進行的，例如美國 Calix公司已研發(fā)出了 2MW高速永磁電機，它的轉(zhuǎn)速已能夠達到 1900022500 r／ min，開發(fā)的永磁無刷直流電機線速度能夠達到 200m／ s，轉(zhuǎn)速甚至高達 4520xx r／ min[8]。豐田公司在 1996年研制的 RAV4就采用了永磁同步電機作為驅(qū)動電機，在電動車的驅(qū)動電機的選擇上，不同的國家都有各自的標準與側(cè)重，英國等國家就側(cè)重于永 磁無刷直流電機 [10]。沒有去龐大的齒輪箱而是將轎廂直接用曳引輪拖動，明顯的使系統(tǒng)的噪聲和震動減小了 [6]。目前，交流調(diào)速已經(jīng)慢慢地取代直流調(diào)速。世界上第一臺 4220kw交 交變頻同步電機調(diào)速系統(tǒng)式 1981年由西門子公司研制的，并且最早用于礦井的提升機傳動。 1． 永磁同步電機國內(nèi)外研究熱點 磁勢的計算、比較好的計算機仿真模型的建立、自動化仿真問題中的精度、算法、非線性的處理等等一直 都是永磁同步電機的的熱點研究問題。盡管國內(nèi)外的永磁同步電機的研究設(shè)計已經(jīng)做了大量的工作，但是到今天 為止，永磁同步電機在我們國家都還沒有得到全面的推廣。正逐漸的被交流電梯所取代，液壓電梯由于其機房位置靈活，運行平穩(wěn)，使得其在低樓層場合得到非常廣泛的應(yīng)用。就電梯的結(jié)構(gòu)來說，比較傳統(tǒng)的分發(fā)是分為機械部分和電器部分，但是用功能系統(tǒng)來描述更加能夠反映電梯的特點，下面介紹一下電梯機械部分的結(jié)構(gòu)： 曳引電動機 曳引電動機具有提升機構(gòu)，由電磁制動器（也稱電磁抱閘）、驅(qū)動電動機、減速器及曳引輪組成。基站的呼梯盒上常帶有鑰匙開關(guān)，供電梯管理員開關(guān)電梯。而永磁同 步電機則由轉(zhuǎn)子、定子和端蓋等部件構(gòu)成。圖 大大的減少繞組端部的均長，以此使電動機軸向長度 減小，讓電機排布更加合理，能夠讓電機的體積大幅度降低，而且使電氣損耗減小。怎樣根據(jù)所給轉(zhuǎn)矩來確定的直軸電流和交軸電流，其實就是對定子電 流矢量控制的問題。目前永磁同步電機采用的控制運行的方 式主要有： 功率因數(shù) cosψ =1運行、最大轉(zhuǎn)矩／電流運行、 Id=0運行等。而且退磁系數(shù)大、最大輸出力矩小，永磁材料很有可能會去磁，造成電機電磁的轉(zhuǎn)矩減小，效果下降。時可以得到 )1( *** iiTdqem ?? () 把式 ()表示為標么值，然后代入上面式子，就可以得到電磁轉(zhuǎn)矩和交、直軸電流分量的關(guān)系為 T* em= )1( * 3* ii dd ? (3． 18) 在已經(jīng)給定了轉(zhuǎn)矩的值的情況下，通過上面式子求出的電流值就是最優(yōu)電流解。電動機的電磁轉(zhuǎn)矩中只存在永磁轉(zhuǎn)矩分量，其值為 iiTqasaem pp ?? ?? (3． 19) 如圖 3． 5所示為 id=0運行時的電動機空間矢量圖。此外，電磁轉(zhuǎn)矩中未能利用磁阻轉(zhuǎn)矩部分，因而，主要運用控制隱極永磁電機； cosψ =1運行系統(tǒng)中的功率因數(shù)一直不變始終 1，雖然能夠充分利用逆變器容量，最大電磁轉(zhuǎn)矩用這種方式會很小； 最大轉(zhuǎn)矩／電流運行是能 夠滿足電動機一定輸出轉(zhuǎn)矩要求條件下逆變器輸出電流最小的，這對逆變器功率開光器件的工作有利，而且能夠減小電機銅耗，最大轉(zhuǎn)矩／電流，運行比較適合恒轉(zhuǎn)矩、低速運行，但是電動機的轉(zhuǎn)速已經(jīng)超過了轉(zhuǎn)折速度繼續(xù)升高的時候，輸出電磁轉(zhuǎn)矩會隨著轉(zhuǎn)速的升高而急劇下降。中間濾波環(huán)節(jié)的濾波基本都是使用電容濾波電路進行。這是因為等腰 三角波上寬度，下寬度和高度是成線性關(guān)系的，而且左右對稱的，我們只要在它們和一個光滑曲線的交點時刻控制電路中開關(guān)器件的通斷，