同步電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-09 03:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 變頻同步電動機。正弦波永磁同步電動機是指當(dāng)輸入三相正弦波電流、氣隙磁場為正弦分布，磁極采用永磁材料的同步電動機。 自控變頻同步電動機 3. 梯形波永磁 自控變頻同步電動機即無刷直流電動機 —— 以梯形波永磁同步電動機為核心的自控變頻同步電動機，由于輸入方波電流，氣隙磁場呈梯形波分布，性能更接近于直流電動機，但沒有電刷，故稱 無刷直流電動機 。 自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ? 無刷直流電動機實質(zhì)上是一種特定類型的同步電動機，氣隙磁場和感應(yīng)電動勢是梯形波的，由逆變器提供與電動勢嚴(yán)格同相的 方波電流 。 Aet?0 AiAi AepIpE圖 610 梯形波永磁同步電動機的電動勢與電流波形圖 梯形波永磁同步電動機的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 611 梯形波永磁同步電動機的等效電路及逆變器主電路原理圖 dU RV T 1 CA OV T 2 V T 3 V T 5 V T 4 V T 6 BAeCe BeLRL??O梯形波永磁同步電動機的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ?Ud為恒定的直流電壓，PWM逆變器輸出電壓為 120176。 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的方法對的方波進(jìn)行調(diào)制，同時完成變壓變頻功能。 t?0 ?Au ?2圖 612 PWM逆變器 A相輸出電壓 梯形波永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩脈動 ? 由于 PWM逆變器每隔 60176。 換相一次，故實際的轉(zhuǎn)矩波形每隔出現(xiàn)一個缺口，這樣的 轉(zhuǎn)矩脈動 使梯形波永磁同步電動機的調(diào)速性能低于真正的直流電動機。 t?0 ?eT ?2圖 613 梯形波永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩脈動 梯形波永磁同步電動機的電壓方程 ? 為方便起見，在 靜止的 ABC坐標(biāo) 上建立電機的數(shù)學(xué)模型，梯形波永磁同步電動機的電壓方程 ???????????????????????????????????????????????????????????????CBACBAsmmmsmmmsCBAsssCBAeeeiiidtdLLLLLLLLLiiiRRRuuu000000（ 611） 梯形波永磁同步電動機的電壓方程 ? 由于三相定子繞組對稱，故有 （ 612） ??????????????????????????????????????????????????????????????????CBACBAmsmsmsCBAsssCBAeeeiiidtdLLLLLLiiiRRRuuu0000000000000??? CBA iii則 電磁轉(zhuǎn)矩 ? 方波電流的 峰值 為 ，梯形波電動勢的峰值為 ，在一般情況下，同時只有兩相導(dǎo)通，從逆變器直流側(cè)看進(jìn)去，為兩相繞組串聯(lián)，則電磁功率為 。 ? 忽略電流換相過程的影響，電磁轉(zhuǎn)矩為 pIpEppm IEP 2?pppppppmmme InIEnnPPT ???? 22/ ????（ 613） 梯形波永磁同步電動機的調(diào)速 ? 梯形波永磁同步電動機（即無刷直流電動機）的轉(zhuǎn)矩與電流成正比，和一般的直流電動機相當(dāng)。這樣，其控制系統(tǒng)也和直流調(diào)速系統(tǒng)一樣，要求不高時，可采用開環(huán)調(diào)速，對于動態(tài)性能要求較高的負(fù)載，可采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。 梯形波永磁同步電動機的調(diào)速 ? 無論是開環(huán)還是閉環(huán)系統(tǒng)，都必須 檢測轉(zhuǎn)子位置 ，并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置發(fā)出換相信號，使變頻器輸出與電動勢 嚴(yán)格同相 的方波電壓，而通過對方波電壓的 PWM調(diào)制控制方波電流的幅值，進(jìn)而控制無刷直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩。 梯形波永磁同步電動機的調(diào)速 ? 不考慮換相過程及 PWM波等因素的影響，當(dāng)圖 611中的 VT1和 VT6導(dǎo)通時， A、 B兩相導(dǎo)通 ，而 C相關(guān)斷，則無刷直流電動機的動態(tài)電壓方程為 ApmspsBA edtdILLIRuu 2)(22 ?????(614) 梯形波永磁同步電動機的調(diào)速 ? 由于 (615) dBA Uuu ???則無刷直流電動機的動態(tài)電壓方程為 Adpmsps eUdtdILLIR 2)(22 ???? ?狀態(tài)方程 狀態(tài)方程 )(2)(1msdmsAplpLLULLeITdtdI???????(616) 其中， smsl RLLT ??狀態(tài)方程 ? 根據(jù)電機和電力拖動系統(tǒng)基本理論，可知 ?eBA kee ???pepBBAApe IknieienT 2)( ????)( Lep TTJndtd ???(617) (618) (619) 狀態(tài)方程 ? 無刷直流電動機的狀態(tài)方程 (620) )(2)(122msdmseplpLppepLLULLkITdtdITJnIkJndtd???????????動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖 614 無刷直流電動機的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 2dU?pI 1/1?pTRlsekJpn p?eT LT? ep kn2? 同步電動機矢量控制系統(tǒng) ? 為了獲得 高動態(tài)性能 ，應(yīng)當(dāng)從同步電動機的動態(tài)模型 出發(fā)，研究同步電動機的調(diào)速系統(tǒng)。 ? 同步電動機的定子繞組與異步電動機相同，主要差異在轉(zhuǎn)子部分，同步電動機轉(zhuǎn)子為直流勵磁或永磁體，為了解決起動問題和抑制失步現(xiàn)象，有些同步電動機在轉(zhuǎn)子側(cè)帶有 阻尼繞組 。 數(shù)學(xué)模型 ? 作如下假定： ①忽略空間諧波，設(shè)定子三相繞組對稱，在空間中互差 120176。 電角度，所產(chǎn)生的磁動勢沿氣隙按正弦規(guī)律分布； ②忽略磁路飽和，各繞組的自感和互感都是恒定的； ③忽略鐵心損耗； ④不考慮頻率變化和溫度變化對繞組電阻的影響。 帶有阻尼繞組 的同步電動機物理模型 ? 定子三相繞組軸線 A、 B、 C是靜止的，轉(zhuǎn)子以角速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子勵磁繞組流過勵磁電流。 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) ， d軸與 A軸之間的夾角為變量。阻尼繞組是多導(dǎo)條類似籠型的繞組，把它等效成在 d軸和 q軸各自短路的兩個獨立繞組。 帶有阻尼繞組的同步電動機物理模型 AiBiCifI rdirqiAufUBuCuABCdq?r?O圖 615 帶有阻尼繞組的同步電動機物理模型 電壓方程 ? 考慮同步電動機的凸極效應(yīng)和阻尼繞組，同步電動機的定、轉(zhuǎn)子電壓方程 dtdiRudtdiRudtdiRuCCsCBBsBAAsA?????????dtdiRdtdiRdtdIRUrqrqrqrdrdrdffff?????????00(622) (621) 定子電
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