《运动控制系统8同步电动机变压变频调速系统》课件.pptVIP

* 自动控制系统 2. 矢量控制系统结构 图8-13 按转子磁链定向并使 id= 0 的PMSM自控变频调速系统 * 自动控制系统 3. 工作原理 按转子磁链定向并使 id = 0 的正弦波永磁同步电动机自控变频调速系统和直流电动机调速系统一样，转速调节器ASR的输出是正比于电磁转矩的定子电流给定值。由图8-12a的矢量图可知 （8-36） （8-37） （8-38） * 自动控制系统 工作原理（续） ? 角是旋转的d轴与静止的A轴之间的夹角，由转子位置检测器测出，经过查表法读取相应的正弦函数值后，与 is* 信号相乘，即得三相电流给定信号 iA*、iB*、iC* 。 图中的交流PWM变压变频器须用电流控制，可以用带电流内环控制的电压源型PWM变压变频器，也可以用电流滞环跟踪控制的变压变频器。 * 自动控制系统 基速以上的弱磁调速 如果需要基速以上的弱磁调速，最简单的办法是使定子电流的直轴分量 id 0 ，其励磁方向与?r相反，起去磁作用，这时的矢量图如图8-12b所示。 但是，由于稀土永磁材料的磁阻很大，利用电枢反应弱磁的方法需要较大的定子电流直轴去磁分量，因此常规的正弦波永磁同步电动机在弱磁恒功率区运行的效果很差，只有在短期运行时才可以接受。 * 自动控制系统 4. 系统的特点 优点： 定子电流与转子永磁磁通互相独立，控制系统简单，转矩恒定性好，脉动小，可以获得很宽的调速范围，适用于要求高性能的数控机床、机器人等场合。 * 自动控制系统 缺点 （1）当负载增加时，定子电流增大，使气隙磁链和定子反电动势都加大，迫使定子电压升高。为了保证足够的电源电压，电控装置须有足够的容量，而有效利用率却不大。 （2）负载增加时，定子电压矢量和电流矢量的夹角也会增大，造成功率因数降低。 （3）在常规情况下，弱磁恒功率的长期运行范围不大。 返回目录 * 自动控制系统 本章小结 通过本章学习，熟悉和了解同步电动机变压变频调速的基本类型和特点；掌握同步电动机调速的基本原理和控制方法。重点学习无刷直流电动机自控变频调速系统和三相同步电动机自控变频调速系统。 课程开始 谢谢！ * 自动控制系统 结构特点 （1）在电动机轴端装有一台转子位置检测器 BQ（见图8-7），由它发出的信号控制变压变频装置的逆变器 U I 换流，从而改变同步电动机的供电频率，保证转子转速与供电频率同步。调速时则由外部信号或脉宽调制（PWM）控制 UI 的输入直流电压。 * 自动控制系统 结构特点（续） （2）从电动机本身看，它是一台同步电动机，但是如果把它和逆变器 UI、转子位置检测器 BQ 合起来看，就象是一台直流电动机。直流电动机电枢里面的电流本来就是交变的，只是经过换向器和电刷才在外部电路表现为直流，这时，换向器相当于机械式的逆变器，电刷相当于磁极位置检测器。这里，则采用电力电子逆变器和转子位置检测器替代机械式换向器和电刷。 * 自动控制系统 自控变频同步电动机的分类 自控变频同步电动机在其开发与发展的过程中，曾采用多种名称，有的至今仍习惯性地使用着，它们是： 无换向器电动机 三相永磁同步电动机（输入正弦波电流时） 无刷直流电动机（采用方波电流时） * 自动控制系统 永磁电动机控制系统的优点 由于采用了永磁材料磁极，特别是采用了稀土金属永磁，因此容量相同时电机的体积小、重量轻； 转子没有铜损和铁损，又没有滑环和电刷的摩擦损耗，运行效率高； 转动惯量小，允许脉冲转矩大，可获得较高的加速度，动态性能好； 结构紧凑，运行可靠。 * 自动控制系统 8.3.1 梯形波永磁同步电动机（无刷直流电 动机）的自控变频调速系统 1. 概 述 无刷直流电动机实质上是一种特定类型的同步电动机，调速时只在表面上控制了输入电压，实际上也自动地控制了频率，仍属于同步电动机的变压变频调速。 * 自动控制系统 电动势与电流波形 永磁无刷直流电动机的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，定子采用集中整距绕组，因而感应的电动势也是梯形波的。 由逆变器提供与电动势严格同相的方波电流，同一相（例如A相）的电动势 eA和电流波 iA 形图如图8-8所示。 * 自动控制系统 电动势与电流波形（续） 图8-8 梯形波永磁同步电动机的电动势与电流波形图 eA iA IP EP iA eA O ?t * 自动控制系统 由于各相电流都是方波，逆变器的电压只须按直流PWM的方法进行控制，比各种交流PWM控制都要简单得多，这是设计梯形