第三章同步电动机的变频调速控制.ppt

2. 电磁转矩的产生 在无换向器电机，实际上每相绕组中通过的不是持续的直流而是只通电1/3周期的方波电流，这样每相电流和转子磁场作用所产生的转矩也只是正弦转矩曲线上相当于1/3周期长的一段，它的具体形状和绕组开始通电时的转子相对位置有关。 图示位置是转子磁极轴线从某相绕组轴线转过30°的位置，在此瞬间触发该相晶闸管，从产生转矩的角度看是最有利的。在此位置下，在绕组通电的1/3周期里，载流导体正好处于比较强的磁场中，所产生的转矩平均值最大，脉动最小。从时间相位上看，晶闸管触发瞬间正好是该感应电势交变过零之后的30°相位处，习惯上将此点选作晶闸管触发相位的基准点，称为空载换流超前角 。 左图为三相桥式逆变路的情况。在每一瞬时，三相绕组中一相通过正向电流而另一相通过反向电流，所产生的转矩如图a）所示，图b）为换向超前角为0°时的合成转矩，换向超前角为60°的情况如图c）所示，此时转矩曲线才有过零点。 、 三相式，对转矩最为有利。 矛盾： 晶闸管靠反电势自然换流，要求 超前，目前常取 ，或按负载的动态调节。转矩脉动大：凸极式无换向电机中，还存在磁阻转矩，当 超前时为负值，将使输出转矩减小。 二、逆变器晶闸管的换流问题 分析思路： a、c两相通电 →b、c两相通电 →A管关断、B管导通 B管开通后，利用反电势eab 使A管关断 前提：提前换向 特点：无需辅助换流电路，但存在换流能力 与力矩特性矛盾，且低速时无法实现 换流（低速反电势小） 空载（实线）和负载时，晶闸管承受 电压的情况 为保证可靠换流，要求负载时换流剩余角 而 ，故只能通过增大 或限制电机最大负荷，但转矩脉动增大，一般限制 。 断续电流法换流：解决起动和低速时换流问题。控制电源侧整流桥进入逆变状态（拉逆变），使逆变器输入电流下降为零，逆变器所有晶闸管自然关断。然后给换流后该导通的管子发触发脉冲，重新通电时，则实现了换流。常在直流环节接入平波电抗器以抑制谐波，并接入续流晶闸管S0，构成了电流源逆变器的性质。工程上实际上，加速了断流过程。 低速时（5~10%额定转速以下）采用断续电流法换流，且为增大转矩使 ；高速时，采用反电势换流，为保证换流能力改为 三、无换向器电机的工作特性 改变直流电压ED。通过改变可控整流桥触发角α来实现 改变励磁磁通 或者励磁电流If 改变换流超前角 实用中多采用改变直流电压的调速方法 当励磁及换流超前角恒定条件下，改变直流电压ED时的机械特性如图3 —15所示。 2. 过载能力 无换向器电机的过载能力受晶闸管换流能力的限制，比一般直流电动机低，只有1.5～2倍。要提高过载能力，一方面尽量减少换流重迭角μ的数值，另一方面减小功角θ的影响。 转子上装阻尼绕组或者采用整铸磁极，利用其阻尼作用减小换流电抗，从而减小换流重叠角 减小交轴同步电抗 在磁极上装交轴补偿绕组，使其中通过电流和 成正比，由它产生的磁势完全补偿交轴电枢反应，使等效交轴电抗为零，换流超前角将不随负载变化，从而提高过载能力。 采用励磁电流随负载比例变化的控制方法，此时空载电势相应增大，整个矢量图按比例放大，功角将保持不变，从而显著提高电机的过载能力。 保持换流剩余角 恒定，调节换流超前角 恒角/变磁控制——无位置检测器的控制系统 调速系统 双闭环：电流环和速度环 零电流检测单元 逻辑控制单元 四象限运行控制系统 转子位置检测器 γ 脉冲分配器 转子位置检测器和γ脉冲分配器将是介绍的重点 作用 与电动机同轴安装，根据转子位置产生相应的信号，经逻辑分配器和放大后去 触发控制逆变器。 位置检测器类型 霍尔元件式 光电式 接近开关式 电磁感应式 电磁感应式转子位置检测器结构如图3－19所示，由一个带缺口的圆盘和三个小型开口变压器式的检测元件组成。 图a）：带缺口的导磁（铁）圆盘。 图b）：缺口随转子旋转盖住变压器3条腿，由于磁路对称，副绕组中不会感应电势。 在实际系统中，一般采用三个相隔120度电角度的检测元件A 、B、C和一个带180度电