金陵科技学院运动控制系统课件第2篇第8章 同步电动机变压变频调速系统（1）.ppt

8.3自控变频同步电动机调速系统 他控变频同步电动机调速系统变频器的输出频率与转子转速或位置无直接的关系，若控制不当，仍然会造成失步。 根据转子位置直接控制变频装置的输出电压或电流的相位，就能从根本上杜绝失步现象，这就是自控变频同步电动机的初衷。 8.3.1自控变频同步电动机 图8-9 自控变频同步电动机调速原理图 UI——逆变器 BQ——转子位置检测器 需要两套可控功率单元，系统结构复杂。 8.3.1自控变频同步电动机 在基频以下调速时，需要电压频率协调控制。 需要一套直流调压装置，为逆变器提供可调的直流电源。 调速时改变直流电压，转速将随之变化，逆变器的输出频率自动跟踪转速。 在表面上只控制了电压，实际上也自动地控制了频率，这就是自控变频同步电动机变压变频调速。 8.3.1自控变频同步电动机 采用PWM逆变器，既完成变频，又实现调压。 可控整流器就可以用不可控整流器，或直接由直流母线供电，系统结构简单，只需一套可控功率单元。 8.3.1自控变频同步电动机 图8-10 PWM控制的自控变频同步电动机及调速原理图 8.3.1自控变频同步电动机 从电动机本身看，自控变频同步电动机是一台同步电动机，可以是永磁式的，容量大时也可以用励磁式的。 把电动机和逆变器、转子位置检测器BQ合起来看，如同是一台直流电动机。 从外部看来，改变直流电压，就可实现调速，相当于直流电动机的调压调速。 8.3.1自控变频同步电动机 在自控变频同步电动机中采用的电力电子逆变器和转子位置检测器就相当于电子式换向器，用静止的电力电子电路代替了容易产生火花的旋转接触式换向器，用电子换向取代机械换向。 8.3.1自控变频同步电动机 无换向器电动机——由于采用电子换相取代了机械式的换向器，多用于带直流励磁的同步电动机。 正弦波永磁自控变频同步电动机——以正弦波永磁同步电动机为核心，构成的自控变频同步电动机。 8.3.1自控变频同步电动机 梯形波永磁自控变频同步电动机即无刷直流电动机——以梯形波永磁同步电动机为核心的自控变频同步电动机，性能更接近于直流电动机。但没有电刷，故称无刷直流电动机。 尽管在名称上有区别，本质上都是一样的，所以统称作“自控变频同步电动机”。 8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统 无刷直流电动机实质上是一种特定类型的永磁同步电动机，转子磁极采用瓦形磁钢，经专门的磁路设计，可获得梯形波的气隙磁场，感应的电动势也是梯形波的。 逆变器提供与电动势严格同相的方波电流。 8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统 图8-11 梯形波永磁同步电动机的电动势波形与近似的电流波形图 自动化专业 金陵科技学院 智能科学与控制工程学院 电力拖动自动控制系统 —运动控制系统 第8章 同步电动机变压变频调速系统 同步电动机变压变频调速系统 同步电动机直接投入电网运行时，存在失步与起动困难两大问题，曾制约着同步电动机的应用。 同步电动机的转速恒等于同步转速，所以同步电动机的调速只能是变频调速。 同步电动机变压变频调速系统 变频技术的发展与成熟不仅实现了同步电动机的调速，同时也解决了失步与起动问题，使之不再是限制同步电动机运行的障碍。随着变频技术的发展，同步电动机调速系统的应用日益广泛。 同步电动机调速可分为自控式和他控式两种，适用于不同的应用场合。 内 容 提 要 同步电动机的稳态模型与调速方法 他控变频同步电动机调速系统 自控变频同步电动机调速系统 同步电动机矢量控制系统 同步电动机直接转矩控制系统 8.1同步电动机的稳态模型与调速方法 同步电动机的基本特征与调速方法，讨论同步电动机的矩角特性和稳定运行，分析同步电动机的失步与起动问题。 讨论同步电动机变频调速的机械特性。 8.1.1 同步电动机的特点 同步电动机在转子侧有独立的直流励磁，或者靠永久磁钢励磁。还可能有自身短路的阻尼绕组。 同步电动机的稳态转速恒等于同步转速，机械特性硬 8.1.1 同步电动机的特点 同步电动机有隐极与凸极之分。隐极式电机气隙均匀；凸极式则不均匀，磁极直轴磁阻小，极间交轴磁阻大，两轴的电感系数不等，使数学模型更复杂一些。 同步电动机转子有独立励磁，在极低的电源频率下也能运行，同步电动机的调速范围比异步电动机更宽。 8.1.1 同步电动机的特点 异步电动机要靠加大转差才能提高转矩，而同步电机只须加大功角就能增大转矩，同步电动机比异步电动机对转矩扰动具有更强的承受能力，动态响应快。 8.1.1 同步电动机的分类 同步电动机按励磁方式分为可控励磁同步电动机和永磁同步电动机两种。 可控励磁同步电动机在转子侧有独立的直流励磁，可以通过调节转子的直流励磁电流，改变输入功率因数，可以滞后，也可以超前。 永磁同步电动机的转子用永磁