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正文內(nèi)容

同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)(編輯修改稿)

2025-06-09 03:09 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 變頻同步電動(dòng)機(jī)。正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)是指當(dāng)輸入三相正弦波電流、氣隙磁場(chǎng)為正弦分布,磁極采用永磁材料的同步電動(dòng)機(jī)。 自控變頻同步電動(dòng)機(jī) 3. 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),由于輸入方波電流,氣隙磁場(chǎng)呈梯形波分布,性能更接近于直流電動(dòng)機(jī),但沒有電刷,故稱 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 。 自控變頻調(diào)速系統(tǒng) ? 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種特定類型的同步電動(dòng)機(jī),氣隙磁場(chǎng)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是梯形波的,由逆變器提供與電動(dòng)勢(shì)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(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)與電流波形圖 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng) 圖 611 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(duì)的方波進(jìn)行調(diào)制,同時(shí)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) ? 由于 PWM逆變器每隔 60176。 換相一次,故實(shí)際的轉(zhuǎn)矩波形每隔出現(xiàn)一個(gè)缺口,這樣的 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 使梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能低于真正的直流電動(dòng)機(jī)。 t?0 ?eT ?2圖 613 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程 ? 為方便起見,在 靜止的 ABC坐標(biāo) 上建立電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程 ???????????????????????????????????????????????????????????????CBACBAsmmmsmmmsCBAsssCBAeeeiiidtdLLLLLLLLLiiiRRRuuu000000( 611) 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程 ? 由于三相定子繞組對(duì)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(dòng)勢(shì)的峰值為 ,在一般情況下,同時(shí)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(guò)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(dòng)機(jī)的調(diào)速 ? 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)(即無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī))的轉(zhuǎn)矩與電流成正比,和一般的直流電動(dòng)機(jī)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(shí),可采用開環(huán)調(diào)速,對(duì)于動(dòng)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(dòng)機(jī)的調(diào)速 ? 無(wú)論是開環(huán)還是閉環(huán)系統(tǒng),都必須 檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置 ,并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置發(fā)出換相信號(hào),使變頻器輸出與電動(dòng)勢(shì) 嚴(yán)格同相 的方波電壓,而通過(guò)對(duì)方波電壓的 PWM調(diào)制控制方波電流的幅值,進(jìn)而控制無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩。 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 ? 不考慮換相過(guò)程及 PWM波等因素的影響,當(dāng)圖 611中的 VT1和 VT6導(dǎo)通時(shí), A、 B兩相導(dǎo)通 ,而 C相關(guān)斷,則無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)電壓方程為 ApmspsBA edtdILLIRuu 2)(22 ?????(614) 梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 ? 由于 (615) dBA Uuu ???則無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)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(jī)和電力拖動(dòng)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程 (620) )(2)(122msdmseplpLppepLLULLkITdtdITJnIkJndtd???????????動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 圖 614 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 2dU?pI 1/1?pTRlsekJpn p?eT LT? ep kn2? 同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng) ? 為了獲得 高動(dòng)態(tài)性能 ,應(yīng)當(dāng)從同步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)模型 出發(fā),研究同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。 ? 同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組與異步電動(dòng)機(jī)相同,主要差異在轉(zhuǎn)子部分,同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為直流勵(lì)磁或永磁體,為了解決起動(dòng)問(wèn)題和抑制失步現(xiàn)象,有些同步電動(dòng)機(jī)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(duì)稱,在空間中互差 120176。 電角度,所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)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(duì)繞組電阻的影響。 帶有阻尼繞組 的同步電動(dòng)機(jī)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(lì)磁繞組流過(guò)勵(lì)磁電流。 沿勵(lì)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(gè)獨(dú)立繞組。 帶有阻尼繞組的同步電動(dòng)機(jī)物理模型 AiBiCifI rdirqiAufUBuCuABCdq?r?O圖 615 帶有阻尼繞組的同步電動(dòng)機(jī)物理模型 電壓方程 ? 考慮同步電動(dòng)機(jī)的凸極效應(yīng)和阻尼繞組,同步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電壓方程 dtdiRudtdiRudtdiRuCCsCBBsBAAsA?????????dtdiRdtdiRdtdIRUrqrqrqrdrdrdffff?????????00(622) (621) 定子電
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