新交流调速系统与变频器应用 教学课件 田效伍 第4章 无换向器电动机调速系统2.pptVIP

换流以前的状态是VTrl和VTt2,导通。现在在VTr3的控制极上加触发信号。如果换流超前角选择得当，且电动机在高速运行，则可利用反电动势完成自然换流过程。如果电动机运行在起动或低速状态下，则ea≈0，eb≈0，反电动势eab不可能产生足够的换向电流，使VTr1的电流下降至零。 在VTr3触发时不能使VTr1关断，于是出现了VTr1继续导电的情况。 但这个连续导电的情况最多只能持续至相当于三分之一电源周期的时间，在此之后，VTs3就会触发导通。 由于电源侧工作在整流状态，VTs3触发导通时必然eseR。 在电动势eSR=eS－eR的作用下，一方面在电源S相、VTs3、VTr3和电源R相中形成环流isc，使VTs3通，VTr3关断，如图a所示；另一方面，它也在电源R和S二相、VTs3、电动机绕组b、a二相及VTrl之间产生环流isL，如图所示。这一环流将VTrl中的电流下降至零，使其关断，从而完成电流由a相过渡到b相的换流过程。 第二节 无换向器电动机的基本特性 （一） 定子一相(例如U相)绕组中通一持续直流电流时 在这个电流和转子磁场作用之下所产生的转矩也将随转子位置的不同而按正弦规律变化，如图所示。 一、无换向器电动机的电磁转矩 但在无换向器电动机中，实际上每相绕组中通过的不是持续的直流电流，而是只通电1/3周期。那么在每个相电流和转子磁场作用下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。且这一段曲线与绕组开始通电时的转子相对位置有关。 （二）分析三相半波接法时的情况 显然，在图 (a)中所示瞬间触发晶闸管，从产生转矩的角度看来最为有利。因为在这种情况下，在绕组通电120°区间里，载流导体正好处在比较强的磁场中，它所产生的转矩平均值最大，脉动小。习惯上把这一点作为晶闸管触发相位的基准点，定为γ0=0°。 在γ0＝0°的情况下，电动机三相绕组通电所产生的总转矩如图（b)所示。若晶闸管的触发时间提前或延后，均将导致转矩的脉动增加，平均值减小。当γ0＝30°时，电动机的瞬时转矩过零点，这会在电动机起动时出现死点，因此在三相半波接法的情况下，特别是在启动时，γ0值不能大于30°。 （三）分析三相桥式接法时的情况 在采用三相桥式逆变器时每相导通180°，由于任何一个瞬间在三相绕组中有一相通过正向电流，而另一相通过反向电流。这两个电流分别产生转矩的情况和上述三相半波接法时相同，只不过每相正负电流产生的转矩在时间上要相差180°，如图 (a)所示； 电动机的合成转矩是这两个转矩之和，在γ0=0°的转矩曲线，如图 (b)所示； 在γ0＝60°时的转矩如图 (c)所示。 三相桥式接法与半波接法相比，可以得出： ①三相桥式接法转矩较大，脉动较小； ②桥式接法时，γ0角增大到60°时，转矩曲线才过零点，三相半波在γ0=30°时转矩曲线过零点。 （四）无换向器电动机的电磁转矩公式 根据同步电机理论可以推出无换向器电动机的电磁转矩公式有如下的形式 式中，Ct为基本转矩系数， I1m为电动机电枢电流的基波分量；CR为反应转矩系数； 为转子励磁所产生的定子磁链；Ld、Lq为电动机的直轴电感和交轴电感；γ0为空载换流超前角，它与电动机的功率因数角φ的关系为 当电动机的直轴电感和交轴电感相等时，即在圆周方向上电动的磁阻是均匀的，则电动机的反应电磁转矩为零，只有基本电磁转矩。 或者在不计换流重叠角μ时，使空载换流超前角γ0为零，则CR=0，反应电磁转矩为零，电动机的基本电磁转矩就是其总的电磁转矩。 在这两种情况下，无换向器电动机的电磁转矩公式与直流电动机的电磁转矩公式具有相同的形式，从而也就是具有相同的特性。 实际上采用具有自关断能力的器件构成的无换向器电动机很容易做到γ0＝0，从而使整个电动机系统达到与直流电动机相同的机械特性与控制性能。 所以，随着电力电子技术和计算机控制技术的不断发展和应用，无换向器电动机将在许多领域得以应用并逐步取代传统的有刷直流电动机。 （一）负载换相同步电动机的调速特性 二、无换向器电动机基本特性 * 负载换相同步电动机的速度表达式 和直流电动机的转速公式十分类似。 由以上转速公式可以看出，改变 和 均可以对负载换相同步电动机进行调速，即负载换相同步电动机有调压调速和调励磁调速两种方法。当然换相超前角 的变化对速度也会有影响，但换相超前角 一般随负载变化而调节，主要考虑在运行中的安全换流问题，不用作速度调节。 * （二）负载换相同步电动机的机械特性 取 并忽略换流重叠角 ，负载换相同步电动机的近