二、正弦波永磁同步电动机调速系统-Read.ppt

第七章 同步电动机调速系统及其仿真 第一节 同步电动机的分类及其调速原理 第二节 正弦波永磁同步电动机调速系统 第三节 方波永磁同步电动机调速系统 第四节 负载换相同步电动机调速系统 第五节 大功率同步电动机交-交变频调速技术 （2）PWM信号的分配和系统的运行原理 正向制动：当从正向电动向正向制动转变时，ur信号由 正变到零再到负，它改变方波电流的幅值，即改变转矩 的大小，而未改变转矩的方向。改变同一磁极下电枢电 流的方向（即通过改变逆变器功率管的导通次序，来改 变电机的转矩方向。即：正向电动时VT1导通的时刻， 由VT4导通来代替，使电枢电流反向；其它桥臂也要求 同样互换，电机就会产生正向制动转矩（注意：正向制 动时三相电流的相序并未改变，实际上只是相位提前 180°电角度）。 由于方波永磁同步电机属于交流电机的性质，电机反向电动运 行时，只需改变三相方波的相序即可。（注意：当电反转时， 转子位置控测器的三个位置信号的相序也发生了变化。 图7-13 负载换相同步电动机调速系统原理结构图 这种利用负载（同步机）换向的晶闸管逆变器同步电机调速系统，在工作 原理、特性及调速方式上类似于直流电机系统，但没有电刷和换向器，也 称“无换向器电动机”。 第四节 负载换相同步电动机调速系统 一、负载换相同步电动机的类型 (a) 直流电动机 （b） 负载换相电动机 图7-14 负载换相同步电动机与直流电动机的对比电路 二、负载换相同步电动机的调速原理 如图7-14（b）所示，电枢绕组及变流器静止不动， 而磁极是旋转的 。 工作原理 ： （a）电枢旋转 图7-15（a）为直流电动机电枢依次转过60°的几个位置的情形。 由运动的相对性，可认为电枢和整流子不动，磁极和电刷向相反方向依 次转过60°，电枢中各导体的电流不变，如图（b）所示。 （b）磁极旋转 进一步将机械换向器用半导体“开关”来代替，并依次 触发相应的晶闸管，如图7-15（c）所示。 （c）负载换相同 步电动机 在一个周期内，顺次使晶闸管1→6、1→2、3→2、3→4、5→4、5→6导通，则磁极（转子）也会依次转过60°。下面从磁场角度看电机运动情形，当晶闸管1、6通时，电流从电源正极→晶闸管1→A相绕组→B相绕组→晶闸管6→电源负极流通，此时电枢合成磁势方向垂直于C相绕组轴线的位置，如图7-15（d）①中所示，而此时转子磁极的位置如图7-15（c）中第一个图所示（定子磁动势的正方向按右手定则规定），转子磁势的方向见图7-15（d）①，励磁磁场与电枢磁场的夹角为120°。 图7-15 负载换相同步电动机的工作原理 （d）定、转子的磁动势矢量变化图 电动机正、反向转动时晶闸管的导通情况及电枢绕组的电流 方向如表7-1、7-2所示。 由表可见：每只晶闸管导通120°电角度，关断60°电角 度，而每转过 60°电角度就有一只晶闸管换流。 因此：要随转子旋转，必须周期性地触发或关断相应的 晶闸管，才能使电枢磁场和励磁磁场同步。而何时触发或 关断相应的晶闸管是由磁极位置检测器的输出信号决定的。 在负载换相同步电机中，由于采用了晶闸管代替直流电机中 的换向器，从根本上解决了直流电机的换向问题，但还存在逆 变桥中晶闸管的换流问题， 即把正在导通相的电流切换到欲导 通相的过程。 回顾：晶闸管换流的条件是什么？ 思考：在电机旋转的 同时，如何周期性的完成换流问题？ 三、负载换相同步电动机的换流 当系统稳定和高速运行时，可利用电机绕组本身的反电势进 行换流；在启动或低速时，由于负载换相同步电机的反电势 小甚至无反电动势，常用电流断续法换流。 1、反电动势换流法 （a） （b） 图7-16 反电动势换流原理图 设换流前是VT1、VT2导通，电流回路是VT1→A相绕组 →C相→VT2。当电流由VT1转移到VT3时，只要电机绕 组的反电势eAeB，即换流的时刻应比A、B二相绕组反 电势电压波形的交点适当提前一个换流超前角 ，如图 7-16（b）中的s点。在该点有 ，若此时由转子 位置检测器所产生的触发信号使VT3导通，则在VT1、VT3和电动机的A、B二相绕组间出现短路电流i，其方向如图7-16 （a）中虚线所示。当i达到原来通过VT1的负载电流Id 时，VT1就会因流过的实际电流下降到零而关断