同步电机调速.pptx

同步电动机的拖动转矩同步电动机的拖动转矩与与角成函数关系，角成函数关系，在在额定工况下，额定工况下，角角一般在一般在3030左右。左右。一、同步电机基本原理一、同步电机基本原理 常见的旋转磁极式同步电动机，转子分隐极式和凸极式两种结构：常见的旋转磁极式同步电动机，转子分隐极式和凸极式两种结构：二同步电动机的两种调速方法二同步电动机的两种调速方法 分类：分类：它控式变频调速它控式变频调速 自控式变频调速自控式变频调速 评价评价 优点：优点：在多台参数一致的小容量同步电动机需要同时起动、同时在多台参数一致的小容量同步电动机需要同时起动、同时调速的场合，采用一台变频器控制多台小电动机，系统对各台电动机调速的场合，采用一台变频器控制多台小电动机，系统对各台电动机的供电频率相同，供电电压也相同，易于群控的供电频率相同，供电电压也相同，易于群控。缺点：缺点：如果一台电动机出现失步，将影响整个群控系统的正常工如果一台电动机出现失步，将影响整个群控系统的正常工作。作。它控式变频调速它控式变频调速:自控式变频调速自控式变频调速:评价评价 优点：优点：增加了闭环自动控制功能，在同步电动机中安装了转子位置增加了闭环自动控制功能，在同步电动机中安装了转子位置检测器检测器BQ，根据转子的实际位置来控制变频器的供电频率，保证定子旋转，根据转子的实际位置来控制变频器的供电频率，保证定子旋转磁场的转速与转子磁极的转速始终处于同步状态。避免了它控式同步电动机磁场的转速与转子磁极的转速始终处于同步状态。避免了它控式同步电动机变频调速系统运行中会失步的缺点。变频调速系统运行中会失步的缺点。FS-定子电流磁场的合成旋转磁动势Fr-转子磁动势设在同步电动机起动（转子静止）时，F FS S与F Fr r之间的空间电夹角为转子磁动势d轴 之间的夹角为 ，运转后，自控式同步电机启动和调速原理：自控式同步电机启动和调速原理：起动转矩与定、转子磁动势大小及其夹角的关系为：起动转矩与定、转子磁动势大小及其夹角的关系为：结论：结论：起起动动中中只只要要保保持持使使定定子子磁磁场场保保持持超超前前转转子子磁磁场场，就就可可以以获获得得正正向向的的起起动动转转矩矩。如如果果在在过过渡渡过过程程中中根根据据对对转转子子磁磁场场F Fr r的的位位置置检检测测结结果果，通通过过实实时时控控制制定定子子电电流流的的频频率率来来控控制制定定子子磁磁场场F FS S 的的旋旋转转速速度度，使使F FS S保保持持超超前前于于F Fr r一一个个稳稳定定的的角角度度，并并且且 ，通通过过控控制制定定子子三三相相电电流流的的幅幅值值实实现现F FS S幅幅值值的的基基本本恒恒定定，就就可可以以对对同同步步电电动机实现匀加速起动。动机实现匀加速起动。三三.永磁同步电动机永磁同步电动机小小功功率率同同步步电电动动机机常常直直接接采采用用永永久久磁磁铁铁作作为为转转子子磁磁极极，被被称称为为永永磁磁同同步步电电动动机机。永永磁磁同同步步电电动动机机（Permanent Magnet Synchronous Moter）具有多种结构。下图为一种简单的永磁电动机截面图。）具有多种结构。下图为一种简单的永磁电动机截面图。1.无换向器电机调速系统无换向器电机调速系统无换向器电机工作原理无换向器电机工作原理 三相绕组无刷直流电动机运行原理如图所示，图中三相绕组无刷直流电动机运行原理如图所示，图中A-AA-A，、B-BB-B，、C-CC-C，分别为三相定子绕组的首末端；中心的分别为三相定子绕组的首末端；中心的N-SN-S为转子永久磁极；为转子永久磁极；2/32/3扇形片扇形片为为遮光板，装于转子上，随该遮光板，装于转子上，随该N-SN-S极一起转动；极一起转动；VPVP1 1、VPVP2 2、VPVP3 3为三个光电器件，为三个光电器件，均由光源和感光器组成，不随转子和遮光板转动。均由光源和感光器组成，不随转子和遮光板转动。三相半控桥式电子开关电路：三相半控桥式电子开关电路：三相全控桥式电子开关电路：三相全控桥式电子开关电路：无换向器电机无换向器电机=同步电机同步电机+逆变器逆变器+转子位置检测器转子位置检测器无换向器电机无换向器电机调速系统调速系统无换向器电机调速系统结构框图2.2.正弦波永磁同步电动机调速系统正弦波永磁同步电动机调速系统 正弦波永磁同步电动机调速原理正弦波永磁同步电动机调速原理 正弦波永磁同步电正弦波永磁同步电动机常采用动机常采用转子位置转子位置定向的矢量控制定向的矢量控制 右图为永磁同步电动右图为永磁同步电动机的矢量图。机的矢量图。在在永永磁磁同同步步电电动动机机中中，由由于于转转子子磁磁链链 恒恒定定不不变变，采采用用转转子子磁磁链链定定向向方方法法来来进进行行矢矢量量控控制制较较为为适适宜宜，并并且且在在基基频频以以下下的的控控制制中中，控控制制单单元元可可以以使使用用算算法法实实现现定定子子电电流流矢矢量量与与q轴轴重重合合，这这样样在在d轴轴上上只只有有转转子子磁磁链链，没没有有定定子子磁磁链链，相相当当于于用用转转子子的的永永久久磁磁铁铁实实现现励励磁磁，定子电流全部用来产生拖动转矩定子电流全部用来产生拖动转矩。这时，转矩方程中，这时，转矩方程中，故故三三相相定定子子电电流流合合成成矢矢量量的的幅幅值值与与定定子子电电流流幅幅值值成成正正比比，即即转转矩矩与与定子电流幅值成正比：定子电流幅值成正比：永永磁磁同同步步电电动动机机在在上上述述的的转转子子磁磁链链定定向向控控制制方方式式下下，定定子子电电流流的的的的相相位位，比比 d轴轴超超前前900，因因此此变变频频器器应应提提供供的的定子三相电流瞬时值表达式为定子三相电流瞬时值表达式为：变频器变频器只要根据转子位置角信息按上述方程严格控只要根据转子位置角信息，按上述方程严格控制三相定子电流的幅值、频率和相位，就可以对永磁同步制三相定子电流的幅值、频率和相位，就可以对永磁同步电动机进行速度控制电动机进行速度控制。正弦波永磁同步电动机调速系统正弦波永磁同步电动机调速系统无刷直流电动机与正弦永磁同步电动机的调速系统区别无刷直流电动机与正弦永磁同步电动机的调速系统区别 主要区别：变频器提供的定子电流的波形不同主要区别：变频器提供的定子电流的波形不同正弦波永磁同步电动机控制系统中，变频器提供正弦波永磁同步电动机控制系统中，变频器提供正弦定子电流正弦定子电流，无换向器电机调速系统中，变频器提供无换向器电机调速系统中，变频器提供矩形波定子电流。矩形波定子电流。