电机运动控制系统教学课件ppt作者洪乃刚第6章课件.ppt

6.6.1 永磁同步电动机动态数学模型 在二相dq坐标系上定子磁链方程 电压方程： 转矩方程 6.6.2 永磁同步电动机按转子位置定向矢量控制系统 正弦波永磁同步电动机（PMSM）矢量控制一般都采用按转子磁链定向的方法，因为转子位置用光电编码器可以方便地检测 设定定子电流的励磁分量 由转速调节器ASR产生定子电流的转矩分量 定子电流的转矩分量和励磁分量经过电流调节器和2s/3s变换得到三相电压给定值，经变频器控制永磁同步电动机的定子三相电压。 三相电压频率 受转子位置 控制 因此电压频率与转速同步，属于自控式变频同步电动机调速。 6.6.3永磁同步电动机矢量控制系统仿真 永磁同步电动机按转子位置定向矢量控制系统仿真模型 (a) 转速 (d) A相电流 (b) 电流dq轴分量 (e) B相电流 空载起动，在0.05秒时电机加载4N.m 0.15秒时转速调整为1000rpm 6.6.4 无刷直流电动机调速系统 主电路一般采用不控整流和PWM逆变器，逆变器输出电压 为宽 的方波，在方波的 范围内进行PWM斩波控制 调节PWM占空比调节逆变器输出电压，从而调节电动机转速 转速电流的双闭环控制，PWM根据ACR输出信号调节脉冲占空比 6.6.5无刷直流电动机调速系统仿真 无刷直流电动机调速系统模型 Controller模块结构 (a) 转速响应 (d) A相电流 (b) 转矩响应 (e) B相电流 (c) A相绕组感应电动势 (f) c相电流 本章小结 同步电动机变频调速系统转速稳定，调速范围宽，自控式变频调速，变频器频率受转子位置控制可以减小和避免振荡和失步问题，但是转速检测和转子定位的精度对同步电动机工作有很大影响。 起动是同步电动机的特殊问题，除带阻尼绕组的同步电动机可以用异步方式起动外，一般需要外加的起动装置，小功率同步电动机在空载下也可以低速起动。对自控式变频调速要求在零速时也能产生驱动信号，静止时转子位置的检测也是位置传感器研究的课题。 转子位置检测常用的方法是在轴上安装光电编码器，近年来无位置传感器技术有很大发展，如直接计算法，高频注入法等， 同步电动机变压变频调速都使用电力电子变频器，大功率系统可以使用交交变频器，高压大功率系统可以使用多电平逆变器，中小功率系统使用PWM变频器较多。 第6章 同步电动机调速系统 6.1 同步电机控制基础 6.2 同步电动机变频调速系统和稳态控制 6.3 可控励磁同步电动机数学模型 6.4 可控励磁同步电动机按气隙磁场定向 的矢量控制系统 6.5 自控式无换向器电机变频调速系统 6.6 永磁同步电动机调速控制系统 6.1 同步电机控制基础6.1.1 同步电机原理和分类 一 同步电机工作原理 同步电机由电枢和励磁二部分组成，电枢在定子上，与异步电机相同是三相绕组 励磁在转子上，励磁由直流绕组F或永久磁铁产生 转子上一般还有短路的阻尼绕组Dd和Dq 定子磁势转子绕组或永久磁铁产生励磁磁势和合成产生气隙磁势都以相同的同步角速度旋转 电动机状态定子绕组接交流电源，定子磁势与转子磁势合成产生气隙磁势 气隙磁势与转子磁势的作用，对转子产生电磁转矩带动转子和负载旋转 在发电机状态时，转子由原动机拖动，转子励磁领先气隙磁势，将原动机机械功转化为电能输出。 电动机状态 发电机状态 同步电机由磁场的互相牵引产生转动，磁场的旋转速度就是电机的转速，在电动状态，转速与电源频率成正比，改变频率就可以调节转速；在发电状态，原动机的转速决定了发电机的输出频率，原动机转速稳定，发电机输出频率也是稳定的。 同步电机的转子一般有隐极和凸极两种，隐极式转子同步电机气隙均匀，凸极式转子气隙不均匀，直轴方向磁阻小，交轴方向磁阻大，使直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗不相同 同步电机转子上可能有补偿绕组和阻尼绕组，补偿绕组用以补偿直轴电枢反应，阻尼绕组用于减小同步电机的振荡。阻尼绕组是转子上安装的短路导体，相当于异步电动机的笼型转子，因此同步电动机起动方式之一是利用阻尼绕组，