同步电机调速.ppt

* 同步电动机的拖动转矩 与θ角成函数关系，在 额定工况下，θ角 一般在30°左右。 一、同步电机基本原理 常见的旋转磁极式同步电动机，转子分隐极式和凸极式两种结构： 二．同步电动机的两种调速方法 分类： 它控式变频调速 自控式变频调速 评价 优点：在多台参数一致的小容量同步电动机需要同时起动、同时调速的场合，采用一台变频器控制多台小电动机，系统对各台电动机的供电频率相同，供电电压也相同，易于群控。 缺点：如果一台电动机出现失步，将影响整个群控系统的正常工作。 它控式变频调速: 自控式变频调速: 评价 优点：增加了闭环自动控制功能，在同步电动机中安装了转子位置检测器BQ，根据转子的实际位置来控制变频器的供电频率，保证定子旋转磁场的转速与转子磁极的转速始终处于同步状态。避免了它控式同步电动机变频调速系统运行中会失步的缺点。 FS-定子电流磁场的合成旋转磁动势 Fr-转子磁动势 设在同步电动机起动（转子静止）时，FS与Fr之间的空间电夹角为θ转子磁动势d轴 之间的夹角为 ，运转后， 自控式同步电机启动和调速原理： 起动转矩与定、转子磁动势大小及其夹角的关系为： 结论： 起动中只要保持使定子磁场保持超前转子磁场，就可以获得正向的起动转矩。如果在过渡过程中根据对转子磁场Fr的位置检测结果，通过实时控制定子电流的频率来控制定子磁场FS 的旋转速度，使FS保持超前于Fr一个稳定的角度θ，并且 ，通过控制定子三相电流的幅值实现FS幅值的基本恒定，就可以对同步电动机实现匀加速起动。 三.永磁同步电动机 小功率同步电动机常直接采用永久磁铁作为转子磁极，被称为永磁同步电动机。永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Moter）具有多种结构。下图为一种简单的永磁电动机截面图。 1.无换向器电机调速系统 ①无换向器电机工作原理 三相绕组无刷直流电动机运行原理如图所示，图中A-A，、B-B，、C-C，分别为三相定子绕组的首末端；中心的N-S为转子永久磁极；2/3扇形片为遮光板，装于转子上，随该N-S极一起转动；VP1、VP2、VP3为三个光电器件，均由光源和感光器组成，不随转子和遮光板转动。 三相半控桥式电子开关电路： 三相全控桥式电子开关电路： 无换向器电机=同步电机+逆变器+转子位置检测器 ②无换向器电机调速系统 无换向器电机调速系统结构框图 2.正弦波永磁同步电动机调速系统 ①正弦波永磁同步电动机调速原理 正弦波永磁同步电动机常采用转子位置定向的矢量控制 右图为永磁同步电动机的矢量图。 在永磁同步电动机中，由于转子磁链 恒定不变，采用转子磁链定向方法来进行矢量控制较为适宜，并且在基频以下的控制中，控制单元可以使用算法实现定子电流矢量与q轴重合，这样在d轴上只有转子磁链，没有定子磁链，相当于用转子的永久磁铁实现励磁，定子电流全部用来产生拖动转矩。 这时，转矩方程中， 故 三相定子电流合成矢量的幅值与定子电流幅值成正比，即转矩与定子电流幅值成正比： 永磁同步电动机在上述的转子磁链定向控制方式下，定子电流的的相位，比 d轴超前900，因此变频器应提供的定子三相电流瞬时值表达式为： 变频器只要根据转子位置角信息，按上述方程严格控制三相定子电流的幅值、频率和相位，就可以对永磁同步电动机进行速度控制。 *