交流同步電機(jī)ppt課件-資料下載頁
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【正文】 47 無刷直流電動(dòng)機(jī)的主電路如圖 1022所示， 其中電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與永磁同步電動(dòng)機(jī)相似，轉(zhuǎn)子是由永磁材料制成的具有一定極數(shù)的永磁體，定子鐵心中安放著對稱的 多相繞組 ，可接成星形或角形，各相繞組分別與電子開關(guān)線路中的相應(yīng)開關(guān)元件相連接。電子開關(guān)線路有 橋式 和 非橋式 兩種。 圖 1020表示的是常用的 三相星形橋式連接方式 。 第 10章 交流同步電機(jī) abcABCNS1V2V3V4V5V6VdU圖 1 0 2 2 無 刷 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 主 電 路48 2. 工作原理 根據(jù)電子開關(guān)線路結(jié)構(gòu)和定子繞組聯(lián)接方式，無刷直流電動(dòng)機(jī)可以有多種運(yùn)行狀態(tài)， 下面以 三相導(dǎo)通三相星形 6狀態(tài) 為例說明無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。 第 10章 交流同步電機(jī) 圖 1 0 2 3 無 刷 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 工 作 原 理a ) A+BC+通 電 狀 態(tài) b ) A+BC通 電 狀 態(tài)a ) b )ACB起 始?aici bi ACB終 止?aici binn起 始終 止NFSFSFNFNFNF49 設(shè)在任意時(shí)刻與三相定子繞組分別相聯(lián)的上、下橋臂開關(guān)器件總有一個(gè)是導(dǎo)通，而另一個(gè)是關(guān)斷的（ 180度導(dǎo)通型 ）。 三相繞組的通電順序依次為 A+BC+、 A+BC、 A+B+C、 AB+C、AB+C+、 ABC+。 圖 1023a所示的 “ A+BC+”通電狀態(tài)，電流流通的路徑為： 電源正極 → V1管和 V5管 → A相和 C相繞組 → B相繞組 → V6管 → 電源負(fù)極 圖 1023b所示的 “ A+BC”通電狀態(tài) ，電流流通的路徑為： 電源正極 → V1管 → A相繞組 → B相和 C相繞組 → V6管和 V2管 → 電源負(fù)極 第 10章 交流同步電機(jī) 50 從下表可以看出，在 1個(gè)周期內(nèi)電動(dòng)機(jī)共有 6個(gè)通電狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)都是三相同時(shí)導(dǎo)通，每個(gè)晶體管導(dǎo)通角為 180度。 第 10章 交流同步電機(jī) BCBCBCBCBCBC電 角 度 ： 03/π 3/π2 π 3/π4 3/π5 π2導(dǎo) 通 順 序V 1V 2V 3V 4V 5V 6導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通AAAAAA導(dǎo) 通 導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通導(dǎo) 通+++ ++ + ++ +表 1 0 1 三 相 導(dǎo) 通 三 相 星 形 6 狀 態(tài) 導(dǎo) 通 順 序 表51 兩種永磁式同步電動(dòng)機(jī)的比較 （ 1） 永磁同步電動(dòng)機(jī) （ permanent mag synchronous motor， 簡稱 PMSM） ： 其出發(fā)點(diǎn)是用永磁體取代電勵(lì)磁式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組 ， 以省去勵(lì)磁線圈 、 滑環(huán)和電刷 。PMSM的定子與電勵(lì)磁式同步電動(dòng)機(jī)基本相同 。 為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩 ， 要求系統(tǒng)向 PMSM輸入三相對稱正弦電流 ， 同時(shí)要求定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢為正弦波 ， 因此也稱 PMSM為 正弦波電動(dòng)機(jī) 。 永磁同步電動(dòng)機(jī)通常采用正弦波脈寬調(diào)制 （ SPWM） 的變頻電源供電 ， 相對來講其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜 ， 價(jià)格較貴 。 但是它基本上屬于旋轉(zhuǎn)磁場式電機(jī) ， 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小 ， 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較高 ， 特別是這種電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩的矢量控制 ， 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好 ，因此 適 用 于 要 求 高 精 度 控 制 和 寬 調(diào) 速 范 圍 的 場 合 。 第 10章 交流同步電機(jī) 52 （ 2） 無刷直流電動(dòng)機(jī) （ brushless DC motor， 簡稱 BDCM） ：其出發(fā)點(diǎn)是用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子取代有刷直流電動(dòng)機(jī)的定子磁極 ，將原直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電樞變?yōu)槎ㄗ?。 有刷直流電動(dòng)機(jī)是依靠機(jī)械換向器將直流電流轉(zhuǎn)換為近似梯形波的交流 ， 而 BDCM是將方波電流 （ 實(shí)際上也是梯形波 ） 直接輸入定子 ， 其好處就是省去機(jī)械換向器和電刷 ， 稱為電子換向 。 為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩 ， 要求系統(tǒng)向 BDCM輸入三相對稱方波電流 ， 同時(shí)要求 BDCM的感應(yīng)電動(dòng) 勢 為 梯 形 波 ， 因 此 也 稱 B D C M 為 方 波 電 動(dòng) 機(jī) 。 無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)直流端的電壓來控制的 ，故控制系統(tǒng)比較簡單，價(jià)格較便宜。但是由于換向會(huì)引起 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng) ，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能稍差，調(diào)速范圍亦較窄，故 多應(yīng)用于對運(yùn)行性能要求不是很高的場合 。 第 10章 交流同步電機(jī) 53 小 結(jié) 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電樞電流的頻率之間存在嚴(yán)格不變的關(guān)系，即 ， 或者說轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒等于電樞旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是定子鐵心上嵌放三相對稱繞組，轉(zhuǎn)子鐵心上裝置直流勵(lì)磁繞組。對高速電機(jī)采用 隱極式轉(zhuǎn)子 ，轉(zhuǎn)子為圓柱形，電機(jī)氣隙均勻，勵(lì)磁繞組為同心式分布繞組。對低速電機(jī)，采用 凸隱極式轉(zhuǎn)子 ，氣隙不均勻，勵(lì)磁繞組為集中繞組。由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，使隱極電機(jī)和凸極電機(jī)的分析方法和參數(shù)存在差異。 p1 /60 nfn ?第 10章 交流同步電機(jī) 54 同步電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式和相量圖是分析同步電動(dòng)機(jī)工作特性的有效方法。 同步電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 If 可以改變功率因數(shù)，這是異步電動(dòng)機(jī)所不具備的。 在一定有功功率下，改變勵(lì)磁電流 If可得到同步電動(dòng)機(jī)的 U形曲線。 同步電動(dòng)機(jī)過勵(lì)時(shí)從電網(wǎng)吸收超前無功功率，欠勵(lì)時(shí)從電網(wǎng)吸收滯后無功功率。所以， 在過勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)對改善電網(wǎng)的功率因數(shù)是非常有益的 。 永磁同步電動(dòng)機(jī)和無刷直流電動(dòng)機(jī) 在現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中已得到重要的應(yīng)用， 前者采用正弦波電源供電， 后者采用方波供電，各自具有不同的特點(diǎn)。 第 10章 交流同步電機(jī) 55 第 10章 交流同步電機(jī) —— 例 101 56 第 10章 交流同步電機(jī) —— 例 101 ?0E?U?N?N?cNXIj??NI圖 1 0 1 6 例 1 0 1 相 量 圖N57 第 10章 交流同步電機(jī) —— 例 101 58 第 10章 交流同步電機(jī) —— 例 102 59 第 10章 交流同步電機(jī) —— 例 102 ?0EddXIj?qqXIj??U???dI?qI?NIN?圖 1 0 1 7 例 1 0 2 相 量 圖NNqXIj?N60 第 10章 交流同步電機(jī) —— 例 102
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