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1、关于同步电机调速的相关认识电气四班 白甜 1505020410 同步电机变频调速 历史上最早出现的是直流电动机19世纪末，出现了交流电和交流电动机为了改善功率因数，同步电动机应运而生。同步电动机也是一种交流电机。既可以做发电机用，也可做电动机用，过去一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机等。 最初的同步电动机只用于拖动恒速负载或用于改善功率因数的场合。在恒定频率下运行的大型同步电动机又存在着容易发生失步和振荡的危险，以及起动困难等问题。 因此，在没有变频电源的情况下，很难对同步电动机的转速进行控制。 同步电动机历来是以转速与电源频率保持严格同步著称的。只要电源频率保持
2、恒定，同步电动机的转速就绝对不变。 采用电力电子装置实现电压-频率协调控制，改变了同步电动机历来只能恒速运行不能调速的面貌。起动费事、重载时振荡或失步等问题也已不再是同步电动机广泛应用的障碍 同步电机的特点与问题：优点： （1）转速与电压频率严格同步；（2）功率因数高到1.0，甚至超前。 存在的问题：（1）起动困难； （2）重载时有振荡，甚至存在失步危险。 问题的根源：供电电源频率固定不变 解决办法： 采用电压-频率协调控制 对于起动问题： 通过变频电源频率的平滑调节，使电机转速逐渐上升，实现软起动。对于振荡和失步问题： 可采用频率闭环控制，同步转速可以跟着频率改变，于是就不会振荡和失步了。同
3、步电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。下图给出了最常用的同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。 图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120电角度分布的线圈代表三相对称交流绕组。同步机调速系统的类型：（1）他控变频调速系统 用独立的变压变频装置给同步电动机供电的系统。（2）自控变频调速系统 用电动机本身轴上所带转子位置检测器或电动机反电动势波形提供的转子位置信号来控制变压变频装置换相时刻的系统。 1）他控变频同步电动机调速系统 与异
4、步电动机变压变频调速一样，用独立的变压变频装置给同步电动机供电的系统称作他控变频调速系统。 （1）转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统 （2）由交-直-交电流型负载换流变压变频器供电的同步电动机调速系统 （3）由交-交变压变频器供电的大型低速同步电动机调速系统 1、转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统，是一种最简单的他控变频调速系统，多用于化纺工业小容量多电动机拖动系统中系统控制： 多台永磁或磁阻同步电动机并联接在公共的电压源型PWM变压变频器上，由统一的频率给定信号f*同时调节各台电动机的转速。 带定子压降补偿的恒压频比控制保证了同步电动机气隙磁通恒定，缓慢地调节频率给定f*可以
5、逐渐地同时改变各台电机的转速。2、 对于经常在高速运行的机械设备，定子常用交-直-交电流型变压变频器供电，其电机侧变换器（即逆变器）比给异步电动机供电时更简单，可以省去强迫换流电路，而利用同步电动机定子中的感应电动势实现换相系统控制： 系统控制器的程序包括转速调节、负载换流控制和励磁电流控制，FBS是测速反馈环节。 由于变压变频装置是电流型的，还单独画出了电流控制器。换流问题： LCI同步调速系统在起动和低速时存在换流问题： 低速时同步电动机感应电动势不够大，不足以保证可靠换流；当电机静止时，感应电动势为零，根本就无法换流。解决方案： 这时，须采用“直流侧电流断续”的特殊方法，使中间直流环节电
6、抗器的旁路晶闸管导通，让电抗器放电，同时切断直流电流，允许逆变器换相，换相后再关断旁路晶闸管，使电流恢复正常。 用这种换流方式可使电动机转速升到额定值的3%5%，然后再切换到负载电动势换流。3另一类大型同步电动机变压变频调速系统用于低速的电力拖动，例如无齿轮传动的可逆轧机、矿井提升机、水泥转窑等。 该系统由交-交变压变频器供电，其输出频率为2025Hz（当电网频率为50Hz时），对于一台20极的同步电动机，同步转速为120150r/min，直接用来拖动轧钢机等设备是很合适的，可以省去庞大的齿轮传 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
7、惯性地使用着，它们是： 无换向器电动机（多用于带直流励磁绕组的同步电机）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） 永磁同步电机和无刷直流电机机具有定子三相分布绕组和永磁转子，定子电流与转子永磁磁通互相独立，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 目前已广泛应用于各种领域，如医疗仪器、过程控制、机床工业、纺织工业和轻工机械等。 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。 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形图如下图所示