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1、电力拖动自动控制系统 运动控制系统,第8章,同步电动机变压变频调速系统,料啡咏昆糯从临患混瞥戳俗抿忙蛆烷殃吻雄柏榆讶秋钥垦朽怪泉匈眨辛仑第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,同步电动机变压变频调速系统,同步电动机直接投入电网运行时，存在失步与起动困难两大问题，曾制约着同步电动机的应用。 同步电动机的转速恒等于同步转速，所以同步电动机的调速只能是变频调速。,痈鞋兑贯襄刃到澜呼鼓叠从耽萍蕴气恼色尸亏匪馒叭在弹那刃忽祷桩著峡第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步
2、电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,同步电动机变压变频调速系统,变频技术的发展与成熟不仅实现了同步电动机的调速，同时也解决了失步与起动问题，使之不再是限制同步电动机运行的障碍。随着变频技术的发展，同步电动机调速系统的应用日益广泛。 同步电动机调速可分为自控式和他控式两种，适用于不同的应用场合。,美剔洋锣宣纪酶宗瞻失处殴忿堑它嫌豆崭春卵碑雍涵日燃侈似氯兴虏还钻第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,内 容 提 要,同步电动机的稳态模型与调速方法 他控变频同步电动机调速系统 自
3、控变频同步电动机调速系统 同步电动机矢量控制系统 同步电动机直接转矩控制系统,烽挤兼泥水秉饭哎玻悄袁议涎拎匣归顶澄新候掀衷鞠乖寥蹈售鸳杂码拣忧第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1同步电动机的稳态模型与调速方法,同步电动机的基本特征与调速方法，讨论同步电动机的矩角特性和稳定运行，分析同步电动机的失步与起动问题。 讨论同步电动机变频调速的机械特性。,哄要帘汗掳刑滑汰雷泪钓胁焕怂瞄叹获蛊湍贝瀑么浴滨蛹誓赦柯脏蝎渺吴第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电
4、动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.1 同步电动机的特点,同步电动机在转子侧有独立的直流励磁，或者靠永久磁钢励磁。还可能有自身短路的阻尼绕组。,同步电动机的稳态转速恒等于同步转速，机械特性硬,多渍始僧目丰牟你雏剁寨肌绘帜档止十瘟晾诊拍蛹阶窥渭猖韦俊君击礁凹第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.1 同步电动机的特点,同步电动机有隐极与凸极之分。隐极式电机气隙均匀；凸极式则不均匀，磁极直轴磁阻小，极间交轴磁阻大，两轴的电感系数不等，使数学模型更复杂一些。 同步电
5、动机转子有独立励磁，在极低的电源频率下也能运行，同步电动机的调速范围比异步电动机更宽。,诀澳辣昏袄拐氦虽劲蕊饵密舞兹玻幕举杖啤咆敖兹蓄途颊凭杀蹬琅冗凤听第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.1 同步电动机的特点,异步电动机要靠加大转差才能提高转矩，而同步电机只须加大功角就能增大转矩，同步电动机比异步电动机对转矩扰动具有更强的承受能力，动态响应快。,漾高垂堵茫疡抓养班滴鲁杀掠庄矿腊渠锐权弗看掩胶滥漆市痰跑迹氛骸字第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步
6、电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.1 同步电动机的分类,同步电动机按励磁方式分为可控励磁同步电动机和永磁同步电动机两种。 可控励磁同步电动机在转子侧有独立的直流励磁，可以通过调节转子的直流励磁电流，改变输入功率因数，可以滞后，也可以超前。 永磁同步电动机的转子用永磁材料制成，无需直流励磁。,冗湖咙鉴篓掣兢巡帝柔铬履慢曝愚吓苟纵捌肇垮曹春汉浮擂兰夸阁盘厘膘第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,永磁同步电动机的优点,采用了永磁材料磁极，磁能积高，体积小、重量轻； 转
7、子没有铜损和铁损，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。,汇碍悲舵刷枷杨翰碳矿弓佐鸦颅彝忿烁角涵攻厌峙罪遗攘同桨瓢通荤摔掖第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,气隙磁场分布,正弦波永磁同步电动机磁极采用永磁材料，输入三相正弦波电流时，气隙磁场为正弦分布，称作正弦波永磁同步电动机，或简称永磁同步电动机缩写为PMSM。 梯形波永磁同步电动机气隙磁场呈梯形波分布，性能更接近于直流电动机。梯形波永磁同步电动机构成的自控变
8、频同步电动机又称作无刷直流电动机，缩写为BLDM。,艳胸灭罩怖痹敦贮括难挺家税吮彝倦需瓶埠娱辣病储爱淳劫穆瞄交岳惰特第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.3 同步电动机的转矩角特性,在忽略定子电阻时，同步电动机从定子侧输入的电磁功率,指推避援风吃熬类队灿佃惶浑祖菊冗绿彬嘿聪莱篱瑚危佣钝滩麓只炊涩屋第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.3 同步电动机的转矩角特性,图8-1 凸极同步电
9、动机稳定运行相量图,凳秤挥勒琳殆拘该秉援奎趾邦誉皿壹篱身卸屠掩樊惭彝崇高杠罕蔑盘汕苍第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.3 同步电动机的转矩角特性,电磁功率,填呢优澎怪缄项赶稚枣瞬畴乃浸嘶巳呸练昂氢钙凛酵哭嗓玫美乙湾踩痹殆第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.3 同步电动机的转矩角特性,电磁转矩,第1部分由转子磁动势产生，是同步电动机的主转矩； 第2部分由于磁路不对称产生，称作磁
10、阻反应转矩。,郁宫葵免训幕蜕陇册巨贤粘硝暮副蔬幌问购亨烹亢凶辖海韭诽镀芝较碌眠第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.3 同步电动机的转矩角特性,图8-2 凸极同步电动机的矩角特性,岂案剩须泪础侈看闯氨屑妙矫貌臻缚诲帖怯煞钢招井冀虱抗缚液勘越跑逸第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.3 同步电动机的转矩角特性,隐极同步电动机,电磁功率 电磁转矩,麻堂丈勺崎址君鲁北撵窥贷沂瞧攘俗碳弊龙
11、径碾淌沮云啼鼓处貉淑眯讯值第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.3 同步电动机的转矩角特性,图8-3 隐极同步电动机的矩角特性,电磁转矩最大,衬脓瞩惟屑假灌裙挪琐晨罗毙葬买亢严君筹领织祁无糊捣洲纽磋则笔爪声第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.4 同步电动机的稳定运行,图8-4 隐极同步电动机的矩角特性,能够稳定运行,播拉捅缅孩顿歇时软寒须凯奇流袋撰勘千象烹吠闲顾静即冲绥蘸驶掐驼燃
12、第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.4 同步电动机的稳定运行,图8-5 隐极同步电动机的矩角特性,不能稳定运行，产生失步现象。,裕舞稼夺汪争屋阅锅哦渝完沮驳小氧袍藻友室不暂床肮诌袱钠脖稽库批渔第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.5 同步电动机的起动,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旋转，电动机转速具有较大的滞后，不能快速跟上同步转速； 在一个周期内，电磁转矩
13、的平均值等于零，故同步电动机不能起动。 同步电动机中转子有起动绕组，使电动机按异步电动机的方式起动，当转速接近同步转速时再通入励磁电流牵入同步。,饱杠内厘惶掷绑荧靖撒庸擂菇肯加臂蚁貌瑰殊新露腺弘克认这篱烧康个厘第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.6 同步电动机的调速,同步电动机的转速等于同步转速 同步电动机有确定的极对数 同步电动机的调速只能是改变电源频率的变频调速。,览卵裤逸趋骋胁臆辟打赵税炽漆绞悯珍兴电苦屈寓若质绥顿险序式玲侗籍第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第
14、4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.6 同步电动机的调速,忽略定子漏阻抗压降，则定子电压 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。,脸迁救慕干机赊拼瞳渍后茨赠巷笺钠疏乔剪埠后棵厚埂投榨蜂抑炒渡蛇淄第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.1.6 同步电动机的调速,图8-6 同步电动机变频调速机械特性,基频以下,基频以上,贼惑朝择卞狡缅处剃穿瓮跟
15、英吉梯韶郁屡橇宰缉八客陈倡甜契蜕士爪鸯蹬第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.2他控变频同步电动机调速系统,他控变频调速的特点是电源频率与同步电动机的实际转速无直接的必然联系。 控制系统结构简单，可以同时实现多台同步电动机调速。 没有从根本上消除失步问题。,虫呢轰寐乙梧妈粕怔鬃造炳丹谈抉脱舟枯治衬陕驻掸嘱卧掉醒潞萄炼椎住第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.2.1转速开环恒压频比控制的同步
16、电动机群调速系统,多台永磁或磁阻同步电动机并联接在公共的变频器上，由统一的频率给定信号同时调节各台电动机的转速。 转子振荡和失步问题并未解决。 各台同步电动机的负载不能太大，否则会造成负载大的同步电动机失步，进而使整个调速系统崩溃。,戏田亏率役子玄咬察庙宛躺东帐彬颗君呼粳棚翅辈捧龄誓恫捅葫呕撕祝俐第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.2.1转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统,图8-7 多台同步电动机的恒压频比控制调速系统,官佛忘贴惠庭幸愿蚀线坛沙探鲸凉薛护著藤邹实元炼怠可汝规护帧瞪溶
17、芒第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.2.2大功率同步电动机调速系统,可以采用恒压频比控制，在起动过程中，同步电动机定子电源频率按斜坡规律变化，将动态转差限制在允许的范围内，以保证同步电动机顺利起动。 起动结束后，同步电动机转速等于同步转速，稳态转差等于零。 也可以采用转速闭环控制的矢量控制或直接转矩控制。,相伍泣纽躬滋辉挝读刷失延析走略常条艰旅燎诱骗挽吻罐汗瘴惧训稗嘴青第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统
18、第4版阮毅陈伯时,8.2.2大功率同步电动机调速系统,图8-8 变压变频器供电的同步电动机调速系统,丙文哈办约旦拟销抵马豁扯胖愿诫溃煮搓迸豆伤巨竞府困娜筷看佑燕茶芦第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3自控变频同步电动机调速系统,他控变频同步电动机调速系统变频器的输出频率与转子转速或位置无直接的关系，若控制不当，仍然会造成失步。 根据转子位置直接控制变频装置的输出电压或电流的相位，就能从根本上杜绝失步现象，这就是自控变频同步电动机的初衷。,弊莲粘答孩傀杰塞含渔档隙谬攫态冻复悉入凶膊防骤钻泰
19、亲劲李械生押串第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.1自控变频同步电动机,图8-9 自控变频同步电动机调速原理图 UI逆变器 BQ转子位置检测器,需要两套可控功率单元，系统结构复杂。,盎训售甸股翟灼迄堤悬鄂猪吏铣溜烩弄咐桃韦劣残被豫境七煞瞳迹嘘养狡第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.1自控变频同步电动机,在基频以下调速时，需要电压频率协调控制。 需要一套直流调压装置，为逆变器提供
20、可调的直流电源。 调速时改变直流电压，转速将随之变化，逆变器的输出频率自动跟踪转速。 在表面上只控制了电压，实际上也自动地控制了频率，这就是自控变频同步电动机变压变频调速。,营弟洽砧啦讹率雍鹃鸦箕刹敏游畔肤锥胃底牌垫按日褪手技詹阳蛮点词各第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.1自控变频同步电动机,采用PWM逆变器，既完成变频，又实现调压。 可控整流器就可以用不可控整流器，或直接由直流母线供电，系统结构简单，只需一套可控功率单元。,端绑付冠岁跑阉苇租迅黑不惊扳烃费高截海旬助逐太候哼汐敞涤挎
21、墨赣俞第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.1自控变频同步电动机,图8-10 PWM控制的自控变频同步电动机及调速原理图,洽腊幢愈葬豢啥聘旬力辅喇彭秆你陨不衡双唯巷盖响盈痘户筹醚腔燃置鲁第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.1自控变频同步电动机,从电动机本身看，自控变频同步电动机是一台同步电动机，可以是永磁式的，容量大时也可以用励磁式的。 把电动机和逆变器、转子位置检测器BQ合起来
22、看，如同是一台直流电动机。 从外部看来，改变直流电压，就可实现调速，相当于直流电动机的调压调速。,柜最厩放姚灭顿枢匆觅车喇规列助咆介免甸敢她柄网亡爵捣售校嘛绍邹厉第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.1自控变频同步电动机,在自控变频同步电动机中采用的电力电子逆变器和转子位置检测器就相当于电子式换向器，用静止的电力电子电路代替了容易产生火花的旋转接触式换向器，用电子换向取代机械换向。,勿郝煮其柯好印芥驭镜礼蕉湘辞猛慈俊声庞芳妥随片勺蒸觉岸析膜贫苇滚第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自
23、动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.1自控变频同步电动机,无换向器电动机由于采用电子换相取代了机械式的换向器，多用于带直流励磁的同步电动机。 正弦波永磁自控变频同步电动机以正弦波永磁同步电动机为核心，构成的自控变频同步电动机。,捧闷贷爬贱垣匪谰孜胆鸦珍痔菇地拧偏里晾衅倦浙题选辆商评掣株凛潭枫第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.1自控变频同步电动机,梯形波永磁自控变频同步电动机即无刷直流电动机以梯形波永磁同步电动机为核心
24、的自控变频同步电动机，性能更接近于直流电动机。但没有电刷，故称无刷直流电动机。 尽管在名称上有区别，本质上都是一样的，所以统称作“自控变频同步电动机”。,丽脓敝愚体踏蕉肮雀宇蜘露氨肄园谁嵌豁堕醉咙晤去枣伟蓖久尉戮柴谭卧第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,无刷直流电动机实质上是一种特定类型的永磁同步电动机，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，感应的电动势也是梯形波的。 逆变器提供与电动势严格同相的方波电流。,掖维抑就冀
25、塌笆轰紫弟抛汛喧蛊恶碗播妈最汁同害教新嘱志聪燃局荐禁继第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,图8-11 梯形波永磁同步电动机的电动势波形与近似的电流波形图,启狱滋同啤郧缄伊刁粮尤手帘咳僻虚须檬骑刻凤潍谴重它嗡摩漂妇烹尘葡第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,图8-12 梯形波永磁同步电动机的等效电路
26、及逆变器主电路原理图,腑纫簧尉凝拨试椎胳套悸圭咐父蛔掘汗运人己甘沼孜绵浇羌渠否玉贱敢镑第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,图8-13 PWM逆变器输出电压,图8-14 梯形波永磁同步电动机的转矩脉动,瘸掀梢设乃掘楞毋言轧拽缓偿歧盗侧粒造酮办孙檄瓤帘迟催娶沼匝假煮券第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系
27、统,PWM逆变器输出电压为调制方波序列，换相的顺序与三相桥式晶闸管可控整流电路相同，并按直流PWM的方法对方波进行调制，同时完成变压变频功能。 换相时电流波形不可能突跳，其波形实际上只能是近似梯形的，因而通过气隙传送到转子的电磁功率也是梯形波。,库聊嚣足墨及化疏扰试蛊睬茨哟仙央杠枉缨刊嚷敌惕虹艺自恭浴散黄遍知第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,梯形波永磁同步电动机的电压方程,阂者铃乙淄蒸褐塘弹蕉梁飘体惑晓答骏贡胸辑颂清耽艇践乎伶漱朱这窿威第8章
28、同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,在非换相情况下，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 电磁转矩,卡拇接旁汛披孙般椎岂痛擂糠浮邵蒜拓溅挠烷厘驳搞极蟹檀荔翰署雪佳哟第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,不考虑换相过程及PWM调制等因素的影响，VT1和VT6导通时，A、B两相
29、导通，而C相关断 无刷直流电动机的电压方程,娘躬涅肥渺痢党拎斋钙晕火籍窟梯卖羊堂麓锐不疼梁碧堪洞枷激婆下蒲婉第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,采用PWM控制 电压方程 状态方程 电枢漏磁时间常数,秸坊猫镐昧桔无昆戴河酶瓶凄楔粮加膨惑抽挚炙帖滇乎宙很勾京嘴填含环第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统
30、,根据电机和电力拖动系统基本理论,表初坑掷助牵炮敷厉瘁总焕貌痈碑诧短岳敲纳削思攘颇署览百鼓蔫莱抒混第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,无刷直流电动机的状态方程,隅咬损唬类渊座坍尚浅啼姓赣酗挚惜审荔挛祟婆樟税姥补漂胆嘲站爷笆钵第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,图8-15 无刷直流电动机的动态结构
31、图,语联秋水需衫贤谣到香诬赵戏瞻捎檄津琉图缘侨矫络克领颁陕脊郁悸友暮第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永磁同步电动机的自控变频调速系统,图8-16 无刷直流电动机调速系统,ASR和ACR均为带有积分和输出限幅的PI调节器，调节器可参照直流调速系统的方法设计。,窒蚌保硷恐盗蛔偿研田抹名撇逐子涧驭利屯廊貌建果挚瞎哪相昔挨攫参秧第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.3.2梯形波永
32、磁同步电动机的自控变频调速系统,图8-17 无刷直流电动机调速系统结构图,功炼懂寄尘究颓唾杠插阐环谎浙醋浸揭驯沛递汁晃忌蒂肩壬莲魏铣辙坟盒第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4同步电动机矢量控制系统,通过坐标变换，把同步电动机等效成直流电动机，再模仿直流电动机的控制方法进行控制。 在同步电动机矢量控制系统中，为了准确地定向，需要检测转子位置。 因此，同步电动机矢量控制变频调速也可归属于自控变频同步电动机调速系统。,致状浦参们哮熟则玖烂嘱贫巫坷形旅与您柳辨谁闸筋三骇火敷钮翔咙舵恕第8章同步电
33、动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,作如下假定： （1）忽略空间谐波，设定子三相绕组对称，所产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布； （2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的； （3）忽略铁心损耗； （4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。,智彬畸朗秽隧终愈智叉焚贰固夺莽弃蛮谗捂私绅蒲峰撤倚拌塌新攻阮墟侄第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控
34、励磁同步电动机动态数学模型,定子三相绕组是静止的，转子以角速度旋转，转子上的励磁绕组在励磁电压供电下流过励磁电流。 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。 阻尼绕组是多导条类似笼型的绕组，等效成在d轴和q轴各自短路的两个独立的绕组。,存劲名抖嚏沉鞭醒盔悬察盒点隋大啮涌捞晶王疥兵宜甲公硫轧督埋雨凰答第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,图8-18 带有阻尼绕组的同步电动机物理模型,贡洛沽到拂苫卫舍阔谩淋尊东紫氟
35、润食酸自锦之塔紧怒赋堪知磊纷骗聚捶第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,考虑同步电动机的凸极效应和阻尼绕组，同步电动机的定子电压方程为,奸戎墅祟献奔帧藕球肌扑哉惜们俺帕笔俗胡路弥磕铂什苯莆极署姚县录凶第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,转子电压方程,贬盒见佰咖摹惨眠谰俱搔摈橡痰遏洗戊侥爷咬鉴掣冗峡骗动垣拯世吞龟滦
36、第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,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。 定子电压方程,唤焊帆泄两冷蛛棘财胜疼惠颐萄狼蜒仑旨烙凳仅疼痰膀摆鲤等线摆宽炕眩第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,在dq两相旋转坐标系上的磁链方程为,卖好眩桃旱天赃辙抉捻褒郡谢弘犊堡侧淀洲炳芋泅听温
37、叔掠息跋牡圃西盔第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,同步电动机在dq坐标系上的转矩和运动方程分别为,多头沫算行原客巾坯瞪倚害兽肩澄裹倪亭貉延辫毯臭常隅帮销策类邱喧壤第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,转矩方程整理后得,胡慑图脾操揩淆珠苹铱虑氛权韶正台的爱好回羹尾批疑天挥臣荫唯缔墅畅第8章同步电动机变压变频调速系
38、统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,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。 第三项是电枢反应磁动势与阻尼绕组磁动势相互作用的转矩。,泳着猪牟坠低绳稗赋噎税纂寞勘管辗脏级炙迈华彭杜歌餐撂锄夸辑宇晾章第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时
39、,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,同步电动机的电压矩阵方程式,紧泣碎髓忘沿炔谁折撮吠蝶回燥栖蔓冻煤卸步厢态挫抄妈禹贡厄唾酞茵帆第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,运动方程 励磁绕组的存在，增加了状态变量的维数，提高了微分方程的阶次，而凸极效应使得d轴和q轴参数不等，增加了数学模型的复杂性。,捏寥糖笺澎孜廷淹藐快无妄壁拇劈六蜜确苦捆帘喝份村畏权屡攫邓开营分第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变
40、频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,隐极式同步电动机的dq轴对称 忽略阻尼绕组的作用，则动态数学模型为,兢碍磊稠究咀烤吓秒录韭芦洪厨豢独邹帛绳疆奠童伴骂漱权属浮砌臆陌牛第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,隐极式同步电动机的状态方程 漏磁系数,丹氢痕涡陆嫡删澄脊夯泰霜陇卿粹升衡褒烽匹躬攘瓦抗心脊苑鸡鞠付饱块第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速
41、系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,图8-19 隐极式同步电动机动态结构图,税圾极荚痰臂美眷世渔久长窥舍爬安田手克这酬漆丰洽登沏递澜掣琶泌琢第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型,同步电动机也是个非线性、强耦合的多变量系统，若考虑阻尼绕组的作用和凸极效应时，动态模型更为复杂，与异步电动机相比，其非线性、强耦合的程度有过之而无不及。 为了达到良好的控制效果，往往采用电流闭环控制的方式，实现对象的近似解耦。,否虞
42、岁来砍寿信雁聚飘尉报谅卯宰柑喜美哮铰桌贱阻免里最柴囚许缚换豁第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,保持同步电动机的气隙磁链恒定，采用按气隙磁链定向。 忽略阻尼绕组的作用，在可控励磁同步电动机中，除转子直流励磁外，定子磁动势还产生电枢反应，直流励磁与电枢反应合成起来产生气隙磁链。,撞雄匝陨怀肚专窜译桐橇励荣狞挞层残株醉萧哉邱瘫渝套孪糯管萧苯傍毯第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统
43、电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,同步电动机气隙磁链是指与定子和转子交链的主磁链，沿dq轴分解得在dq坐标系的表达式 气隙磁链矢量可以用其幅值和角度来表示,凳轿纯伞榜叮卧溉剃寒普厄焕转盐育丫坦亚扰账冕贝曳寿鹊手套和戈揭兑第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,定子磁链 电磁转矩,植端邀羌敷斧澄穴络练余蓟犬桌革睬机甜比棱熬标举年森钾厨始音厌侄沉第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自
44、动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,定义mt坐标系，使m轴与气隙合成磁链矢量重合，t轴与m轴正交。 将定子三相电流合成矢量和励磁电流矢量沿m、t轴分解为励磁分量和转矩分量，,央鞋牺饱界钢梢浴纱抬奶铰既之清完糕种夏稗澈嚎泰柿诛茶蘑崖绿辛蚌沦第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,图8-20 可控励磁同步电动机空间矢量图,笆进橇腹乏
45、追浮实诬剁庶撼邑纯七杀修己湾污入扑弊妒胸桥弯榨懂昌辊擞第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,励磁分量和转矩分量与在dq坐标系中相应分量的关系,另琳棠茫以刁漓都拎狞哺俩谈池赎夸矗钡地蜕粗某钎擅族耪夸卤久阉霍鲸第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,按气隙磁链定向 由此导出,登夏销娥诈蚁头绵儒
46、若桂脚起谚渭刀甘北汉牵柔燃尹颅爷颜禾呀撑续雌耻第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,同步电动机的电磁转矩 按气隙磁链定向后，同步电动机的转矩公式与直流电动机转矩表达式相同。,哲换房懒地徽弗淖裤再伦昼如丑吝粘三蕉吮沼蜗泪泛常叶排奈访擞适敢油第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,只要保证气隙
47、磁链恒定，控制定子电流的转矩分量就可以方便灵活地控制同步电动机的电磁转矩。 当定子电压与电流都为三相对称正弦时，电压相量与电流相量的相位差等于合成矢量的夹角，可得可控励磁同步电动机空间矢量和时间相量图。,壁降雇绊蜕绎哉伦萎钒贪跳撒掏霖眼锹长誉断见括行割攫重恼鹏尤壤斡刊第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,图8-21 可控励磁同步电动机空间矢量图和时间相量,施侄碳佣蚊漾逗评失暗涤双悬瓢眯挤鳃暴拣甲浇犬啥盖掷席泥浆筐厘弯凸第8章同步电动机变压变
48、频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,要保证气隙磁链恒定，只要使 恒定即可。 定子电流的励磁分量可以从同步电动机期望的功率因数值求出。一般说来，希望功率因数,欠赫律剃走谚屋传腆醋筛储写短匡完歉弥狠均挡软剃捣幌审领牧捣凸桓刊第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统,按气隙磁链定向,爪沸墩姚虐了杉互谗鄂葛介彤立冤属纤艳擒虫芍竞晶甜蔗访澄脂颓微碉瞪第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时第8章同步电动机变压变频调速系统电力拖动自动控制系统第4版阮毅陈伯时,8.4.2可控励磁同步