【導(dǎo)讀】為畢業(yè)論文工作檢查的主要依據(jù)。進(jìn)度表中的周次是指實(shí)際的畢。業(yè)論文進(jìn)程中的周次。交給指導(dǎo)教師批閱。隨著環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重與人類對(duì)高品質(zhì)環(huán)境的要。人類對(duì)新的獲得動(dòng)能的模式的需求將會(huì)更。伴隨著電能的日趨普及以及在國(guó)民生產(chǎn)中日。例如，在交通運(yùn)輸中，鐵道機(jī)車和城市電車是。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國(guó)防，科技及日常生活中同樣有廣泛的用途。主要是使用異步電動(dòng)機(jī)，但是同步電動(dòng)機(jī)具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，效率高，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，電磁性能良好高等優(yōu)點(diǎn)?？梢?jiàn)研究同步電動(dòng)機(jī)具有重要的意義。人們對(duì)電機(jī)的興趣一直停留在實(shí)驗(yàn)室階段和好奇的狀態(tài)。在此項(xiàng)工作中，愛(ài)迪生提出將電能從。本框架這一概念。明了三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兵申請(qǐng)了專利。式變壓器問(wèn)世，從而開創(chuàng)了長(zhǎng)距離輸電的新紀(jì)元。世紀(jì)30年代，美國(guó)的農(nóng)村配電系統(tǒng)還沒(méi)有完成。如何，在此期間美國(guó)的電氣化進(jìn)程進(jìn)展還是相當(dāng)順利的。盡管今天應(yīng)用的電機(jī)學(xué)的理論課追溯到100年以前，但是其更新和提高的腳步從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)。

　　

【正文】 勵(lì)磁時(shí)隱極同步電動(dòng)機(jī)的向量圖 第一章 同步電機(jī)概述 圖 25 同步電動(dòng)機(jī) V 形曲線 由于同步電動(dòng)機(jī)的最大電磁功率 emmaxP， 與 0E 成正比，當(dāng)減小勵(lì)磁電流時(shí)，則對(duì)應(yīng)的功率角 ? 增大，而過(guò)載能力則要降低。因此，當(dāng)勵(lì)磁電流減到一 定的數(shù)值， ? 角就增大到 090 ，同步電動(dòng)機(jī)就不能穩(wěn)定運(yùn)行而失去同步。圖 25 中的虛線表示了電動(dòng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定的界限。 改變勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，這是同步電動(dòng)機(jī)最寶貴的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)殡娋W(wǎng)上的主要負(fù)載是從電網(wǎng)吸取滯后的無(wú)功電流的變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、以及其他感性負(fù)載，而同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì) 的情況下卻能從電網(wǎng)吸取超前的無(wú)功電流，這樣就可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。因此，從改變電網(wǎng)的功率因數(shù)和提高同步電動(dòng)機(jī)本身的 過(guò)載能力來(lái)考慮，現(xiàn)代同步電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)一般都設(shè)計(jì)在 （超前），通常都工作在過(guò)勵(lì)狀態(tài)。 第一章 同步電機(jī)概述 第 三 章 同步電機(jī) 變頻調(diào)速 控制 系統(tǒng) 同步電動(dòng)機(jī)的 矢量控制與轉(zhuǎn)矩控制簡(jiǎn)介 一 . 矢量控制理論簡(jiǎn)介： 70年代西門子工程師 解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問(wèn)題。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的 電流分量 (勵(lì)磁電流 ) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流 ) 分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無(wú)速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺(tái)三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來(lái)控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。矢量控制算法已被廣泛地應(yīng)用在 siemens， AB， GE， Fuji等國(guó)際化大公司變頻器上。 采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動(dòng)機(jī)相匹配 ，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時(shí)需要準(zhǔn)確地輸入異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)辨識(shí)、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在第一章 同步電機(jī)概述 驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動(dòng)地對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對(duì)普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制 二 . 直接轉(zhuǎn)矩控制簡(jiǎn)介： 在 80 年代中期，德國(guó)學(xué)者 Depenbrock教授于 1985年提出直接轉(zhuǎn)矩控制，其思路是把電機(jī)和逆變器看成一個(gè)整體，采用空間電壓矢量分析方法在定子坐標(biāo)系進(jìn)行磁通、轉(zhuǎn)矩計(jì)算，通過(guò)跟蹤型 PWM逆變器的開關(guān)狀態(tài)直接控制轉(zhuǎn)矩。因此，無(wú)需對(duì)定子電流進(jìn)行解耦，免去矢量變換的復(fù)雜計(jì)算，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是利用空間矢量、定子磁場(chǎng)定向的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下分析異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算與控制異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，采用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器（ Band— Band控制），把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值與轉(zhuǎn)矩給定值作比較，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差的大小由頻 率調(diào)節(jié)器來(lái)控制，并產(chǎn)生 PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，以獲得高動(dòng)態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩輸出。它的控制效果不取決于異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡(jiǎn)化，而是取決于轉(zhuǎn)矩而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況，它不需要將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化，即不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，由于它省掉了矢量變換方式的坐標(biāo)變換與計(jì)算和為解耦而簡(jiǎn)化異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，沒(méi)有通常的 PWM脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器，所以它的控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制信號(hào)處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無(wú)超調(diào)，是一種具有高靜、動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。 第一章 同步電機(jī)概述 同步電機(jī)坐標(biāo)變換 本章將對(duì)同步電機(jī)的矢量控制進(jìn)行分析。同步電動(dòng)機(jī)的控制離不開坐標(biāo)變換，下面就對(duì)同步電機(jī)的坐標(biāo)變化進(jìn)行分析。 1.、 00c c c cF B d q、 、 與 、 、坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸在空間并且以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的左邊系統(tǒng)。 F、 B、 0 與 d、 q、 0 坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸放在轉(zhuǎn)子上并且隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)。 3.、α、β、 0 與 a、 b、 c 以及 0坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸放在定子上并且保持靜止的坐標(biāo)系統(tǒng)。 縱軸及橫軸（ d、 q）坐標(biāo)：坐標(biāo)軸以給定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的左邊系統(tǒng)。還有其他一些坐標(biāo)系統(tǒng)， 這里不一一列出。 每個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以要根據(jù)具體的情況選擇合適的坐標(biāo)系統(tǒng)以分析系問(wèn)題的過(guò)程盡量簡(jiǎn)單。 同一問(wèn)題可以用數(shù)種方法求的解答，但其中某些方法用起來(lái)較為方便簡(jiǎn)捷或所得的結(jié)果較為精確，而另一些方法則較為繁瑣或所得的結(jié)果不夠準(zhǔn)確。同樣，同一方法在某些情況下應(yīng)用起來(lái)很容易得出結(jié)果，而在另一些情況下應(yīng)用時(shí)就較為復(fù)雜。因此研究者應(yīng)該掌握各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，并善于根據(jù)具體條件及問(wèn)題的性質(zhì)加以利用。但一般來(lái)說(shuō)，假如定子或轉(zhuǎn)子的某一方面為對(duì)稱而另一方面為不對(duì)稱，那么較合適的方法是利用把坐標(biāo)軸放在不對(duì) 稱的那一方面的坐標(biāo)系統(tǒng)。例如：同步電機(jī)的轉(zhuǎn)自方面是不對(duì)稱的，則在定子方面對(duì)稱的情況下，利用坐標(biāo)系統(tǒng) d， q， 0 或 F， B， 0 就比較方便。再如，異步第一章 同步電機(jī)概述 電機(jī)在正常情況下轉(zhuǎn)子方面是對(duì)稱的，因此，在分析其定子方面不對(duì)稱的運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，則利用坐標(biāo)系統(tǒng)α、β、 0 或 1,2,0 就比較方便。假如點(diǎn)擊的定子及轉(zhuǎn)子兩方面均不對(duì)稱，那么即使點(diǎn)擊的轉(zhuǎn)速為恒速，利用任何一種坐標(biāo)系統(tǒng)表示的電機(jī)基本方程也都是具有變系數(shù)的方程。 鑒于以上原因，本節(jié)將對(duì)其他各種坐標(biāo)系統(tǒng)以及它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行一些必要的討論，以便進(jìn)一步利用其中的一些坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)研 究同步電機(jī)的某些實(shí)際運(yùn)行問(wèn)題 本節(jié)下面將要詳細(xì)的介紹以上列舉的坐標(biāo)系統(tǒng)。 α、β、 0 坐標(biāo)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩矩陣為： 0 0 0 0 00 0 0 0 02 2 2 2 1 1c os 0 c os( 0 120 ) c os( 0 120 )3 3 3 3 3 32 2 2 1 1C si n 0 si n( 0 120 ) si n( 0 120 ) 03 3 3 331 1 1 1 1 13 3 3 3 3 3????? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ????????? ?? 以電流為例則得： 2 ()321 ()31 ()3bcaab b cc a b ciiiii i ii i i i?????? ? ? 反變換為 00013221322aabacai i ii i i ii i i i????? ? ? ?? ? ? ? α、β分量與 d、 q 分量之間的關(guān)系式為： co s sinsin co sdqi i ii i i?? ?????? 第一章 同步電機(jī)概述 0 坐標(biāo)系統(tǒng) 在 這 種 坐 標(biāo)系 統(tǒng) 中 它的 轉(zhuǎn) 換 矩陣 為 ：221 1 13 3 31 1 13 3 31 1 13 3 3aaC a a?????????????其中0120 1322ja e j? ? ? ? 為復(fù)數(shù)算子。以電流為例可得： 212201 ()31 ()31 ()3a b ca b ca b ci i ai a ii i a i aii i i i? ? ?? ? ?? ? ? 反變換為 0 1 220 1 220 1 2abci i i ii i a i aii i ai a i? ? ?? ? ?? ? ? 由于存在復(fù)數(shù)這種分量有 時(shí)稱為復(fù)數(shù)變量，其坐標(biāo)軸線與定子沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 2 分量與α、β分 量及 d、 q 分量間的關(guān)系式為： 121 ()21 ()2i i jii i ji???????? 121 ()21 ()2jdqji i ji ei i ji e????????? 0ccdq、 、 坐標(biāo)系統(tǒng) 在此坐標(biāo)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為 ： 000 0 0000 0 02 2 2c o s( 39。) c o s( 39。 1 2 0 ) c o s( 39。 1 2 0 )3 3 32 2 2sin( 39。) sin( 39。 1 2 0 ) sin( 39。 1 2 0 )3 3 31 1 13 3 3t t tC t t t? ? ?? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ????? 同樣的以電流為例可得： 00d c 0 0 0000 0 002 c o s( 39。) c o s( 39。 1 2 0 ) c o s( 39。 1 2 0 )32 sin ( 39。) sin ( 39。 1 2 0 ) sin ( 39。 1 2 0 )31 ()3a b cq c a b ca b ci i t i t i ti i t i t i ti i i i? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? 反變換為： 第一章 同步電機(jī)概述 a 0 0 0000 0 00 0 0c o s( 39。) sin ( 39。)c o s( 39。 1 2 0 ) sin ( 39。 1 2 0 )c o s( 39。 1 2 0 ) sin ( 39。 1 2 0 )d c q cb d c q cc d c q ci i t i t ii i t i t ii i t i t i????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ccdq、 分量與 d、 q 分量間的關(guān)系為： dc c o s sinsin c o sdqqc d qi i ii i i??? ? ? ?? ? ? ? F、 B、 0 坐標(biāo)系統(tǒng) 此系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為：222 2 23 3 32 2 23 3 31 1 13 3 3j j jj j je a e a eC e a e a e? ? ?? ? ?? ? ?????? ?????? 以電流為例得到： 2F12202 ( ) 232 ( ) 231 ()3jja b cjjB a b ca b ci i a i a i e i ei i a i a i e i ei i i i??????? ? ? ?? ? ? ?? ? ?反變換為：a020201 ( 2 )21 ( 2 )21 ( 2 )2jjFBjjb F Bjjc F Bi i e i e ii a i e a i e ii a i e a i e i?????????? ? ?? ? ?? ? ? F、 B 分量與 d、 q 分量間的關(guān)系式為： F1 ()21 ()2dqB d qi i jii i ji???? 0ccFB、 、 坐標(biāo)系統(tǒng) 此坐標(biāo)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為：0 0 00 0 0( ) ( ) ( )2( ) ( ) ( )22 2 23 3 32 2 23 3 31 1 13 3 3j t j t j tj t j t j te a e a eC e a e a e? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?????????? 第一章 同步電機(jī)概述 以電流為例得出：0000( ) ( )2F c 1( ) ( )2202 ( ) 232 ( ) 231 ()3j t j ta b cj t j tB c a b ca b ci i a i a i e i ei i a i a i e i ei i i i????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? 這也是一種復(fù)數(shù)變量，但其坐標(biāo)軸線則是以同步恒速旋 轉(zhuǎn)的。其反變換為： 000000( ) ( )a0( ) ( )20( ) ( )201 ( 2 )21 ( 2 )