同步电动机变压变频调速系统.ppt

电磁转矩方波电流的峰值为，梯形波电动势的峰值为，在一般情况下，同时只有两相导通，从逆变器直流侧看进去，为两相绕组串联，则电磁功率为。忽略电流换相过程的影响，电磁转矩为1（6-13）2梯形波永磁同步电动机的调速梯形波永磁同步电动机（即无刷直流电动机）的转矩与电流成正比，和一般的直流电动机相当。这样，其控制系统也和直流调速系统一样，要求不高时，可采用开环调速，对于动态性能要求较高的负载，可采用转速、电流双闭环控制系统。梯形波永磁同步电动机的调速无论是开环还是闭环系统，都必须检测转子位置，并根据转子位置发出换相信号，使变频器输出与电动势严格同相的方波电压，而通过对方波电压的PWM调制控制方波电流的幅值，进而控制无刷直流电动机的电磁转矩。梯形波永磁同步电动机的调速不考虑换相过程及PWM波等因素的影响，当图6-11中的VT1和VT6导通时，A、B两相导通，而C相关断，则无刷直流电动机的动态电压方程为(6-14)梯形波永磁同步电动机的调速213由于(6-15)则无刷直流电动机的动态电压方程为状态方程状态方程(6-16)其中，状态方程根据电机和电力拖动系统基本理论，可知(6-17)(6-18)(6-19)状态方程(6-20)无刷直流电动机的状态方程动态结构图图6-14无刷直流电动机的动态结构图01为了获得高动态性能，应当从同步电动机的动态模型出发，研究同步电动机的调速系统。02同步电动机的定子绕组与异步电动机相同，主要差异在转子部分，同步电动机转子为直流励磁或永磁体，为了解决起动问题和抑制失步现象，有些同步电动机在转子侧带有阻尼绕组。6.4同步电动机矢量控制系统忽略空间谐波，设定子三相绕组对称，在空间中互差120°电角度，所产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布；01忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；02忽略铁心损耗；03不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。04作如下假定：可控励磁同步电动机动态数学模型带有阻尼绕组的同步电动机物理模型定子三相绕组轴线A、B、C是静止的，转子以角速度旋转，转子励磁绕组流过励磁电流。沿励磁磁极的轴线为d轴，与d轴正交的是q轴，dq坐标系固定在转子上，与转子同步旋转，d轴与A轴之间的夹角为变量。阻尼绕组是多导条类似笼型的绕组，把它等效成在d轴和q轴各自短路的两个独立的绕组。带有阻尼绕组的同步电动机物理模型图6-15带有阻尼绕组的同步电动机物理模型电压方程考虑同步电动机的凸极效应和阻尼绕组，同步电动机的定、转子电压方程(6-22)(6-21)定子电压方程按照坐标变换原理，将定子电压方程从ABC三相坐标系变换到dq二相旋转坐标系(6-23)壹贰磁链方程(6-24)在dq两相旋转坐标系上的磁链方程转矩和运动方程同步电动机在dq轴上的转矩和运动方程分别为(6-26)(6-25)转矩方程把式（6-24）中的和代入式（6-25）的转矩方程，并整理后得(6-27)壹贰第一项是转子励磁磁动势和定子电枢反应磁动势转矩分量相互作用所产生的转矩，是同步电动机主要的电磁转矩。第二项是由凸极效应造成的磁阻变化在电枢反应磁动势作用下产生的转矩，称作反应转矩或磁阻转矩，这是凸极电机特有的转矩，在隐极电机中，该项为零。转矩分析同步电动机的起动旋转，当时，电磁转矩，使电动机加速，由于机械惯性的作用，电动机转速具有较大的滞后，不能快速跟上同步转速。当同步电动机在工频电源下起动时，定子磁动势以同步转速同步电动机的起动当时，电磁转矩，产生制动作用，θ角以2π为周期变化，电磁转矩呈正弦规律变化，如图6-5所示。图6-5同步电动机在工频电源下起动转矩同步电动机的起动在一个周期内，电磁转矩的平均值等于零，故同步电动机不能正常起动。在工频电源下起动时，先用转子中的起动绕组按异步起动，接近同步转速时再通入励磁电流牵入同步。6.1.6同步电动机的调速030201同步电动机的转速等于同步转速而同步电动机的转子据有固定的极对数，所以同步电动机的调速只能是改变电源频率的变频调速。（6-9）若忽略定子漏阻抗压降，则定子电压约等于同步电动机变频调速的电压频率特性与异步电动机变频调速相同，基频以下采用带定子压降补偿的恒压频比控制方式，基频以上采用电压恒定的控制方式。（6-10）同步电动机的调速用独立的变压变频装置给同步电动机供电的称作他控变频调速