SR电动机建模和调速理论.pdf

第圆章摇 杂砸 电动机建模与调速理论 圆郾员摇 概述 与传统交流电动机（异步电动机和同步电动机）不同，杂砸 电动机采用双凸极 铁心结构，并且只在定子上安装集中绕组。绕组电流的非正弦与铁心磁路的高饱和 是杂砸 电动机运行的两个特点；另外，杂砸 电动机控制参数多，控制方案灵活，相 电流波形随着电动机工作状态的不同而变化，无法得到简单、统一的解析模型。因 此，传统电动机的性能分析方法对杂砸 电动机不尽适用。 本章主要讨论 杂砸 电动机的数学模型、调速原理，并对各种运行状态进行 分析。 建立杂砸 电动机数学模型的主要困难在于，磁路饱和、涡流、磁滞效应等产生 的非线性，这些非线性影响着电动机的性能，但却难以数学模拟，考虑到非线性的 所有因素，虽然可以建立一个准确的数学模型，但计算相当繁琐。因此，在建立 杂砸 电动机数学模型时，应当在实用和准确之间折中处理。 为了不致陷入繁琐的数学推导，突出杂砸 电动机的基本物理特性，本章首先建 立杂砸 电动机的线性模型，然后考虑饱和的影响，对线性模型作适当修正，建立杂砸 电动机的准线性模型，在此基础上，分别推导出电动运行状态的相电流及电磁转矩 的解析表达式，分析杂砸 电动机的两种起动方式及悦悦悦、电压孕宰酝、粤孕悦三种调 速控制方式。 线性模型、准线性模型虽然有物理概念清晰、便于定性分析的优点，但 杂砸 电 动机实际工作在非线性状态，为了提高定量分析的精度，必须采用其非线性模型。 本章在建立杂砸 电动机非线性数学模型并对其相绕组非线性磁链特性计算的基础 上，阐述基于酝粤栽蕴粤月 的杂砸阅整体非线性动态仿真建模的方法，并仿真分析其电 动、制动运行状态的特性。 为了简化分析，若不作附加说明，本章均假设如下条件成立： 员）主电路直流母线电压哉 恒定；泽 圆）电力电子开关器件为理想开关，即导通时电压降为零，关断时电流为零， 且导通、关断不存在延时； 猿）忽略铁心的磁滞和涡流效应，即忽略铁耗； 源）各相参数对称，每相的两个绕组正向串联，忽略相间互感； 缘）在一个电流脉动周期内，转速恒定。 猿缘 圆郾圆摇 杂砸 电动机的基本方程式 按机电能量转换原理，和任何电磁式机电装置一样，杂砸 电动机亦可视为一对 电端口和一对机械端口的两端口装置，且电端口和机械端口之间存在耦合磁场。对 皂相杂砸 电动机，当不计铁耗及相绕组间的互感时，其机电能量转换示意图如图圆 员所示。 图圆 员摇 皂相杂砸 电动机机电能量转换示意图 图圆 员中，机械系统的物理量栽 、栽 、阅、允 分别为电磁转矩、负载转矩、粘 藻 蕴 性摩擦系数、杂砸 电动机转子及负载的转动惯量；电系统的物理量 哉 、砸 、蚤 、藻噪 噪 噪 噪 分别为噪相绕组的外加电压、电阻、电流、感应电动势，噪 越葬，遭，…，皂；耦合 磁场系统中的物理量 （，蚤 ）为噪 相绕组的磁链，其中， 为转子位置角。根 Ψ噪 θ 噪 θ 据电磁感应定律，有 凿Ψ噪 藻 越 原噪 （圆 员） 凿贼 描述图圆 员所示这种机电能量转换系统动态过程的微分方程由电路方程、机械 方程、机电联系方程三部分组成。 圆郾圆郾员摇 电路方程 由电路基本定律列写各相电气主回路的电压平衡方程式，如图圆 员所示。第噪 相绕组的电压平衡方程式为 凿Ψ噪 哉 越砸 蚤 原藻 越砸 蚤 垣 （圆 圆） 噪 噪 噪 噪 噪 噪 凿贼 式