调速课件第三讲

1、S E U课程主要内容课程介绍电力拖动及电机驱动基础无刷直流电机调速及控制技术永磁同步电机调速及控制技术感应电机调速及控制技术S E U无刷直流电机调速及控制技术1无刷直流电系统结构及运行原理2无刷直流电的位置传感器3无刷直流电系统的驱动电路4无刷直流电控制系统及应用S E U无刷直流电机调速及控制技术1无刷直流电系统结构及运行原理2无刷直流电的位置传感器3无刷直流电系统的驱动电路4无刷直流电控制系统及应用S E U无刷直流电系统结构及运行原理有刷直流电的结构S E U无刷直流电系统结构及运行原理有刷直流电的工作原理图S E U无刷直流电系统结构及运行原理有刷直流电的电磁作用原理NM如何保证？

2、IaIbS转子绕组中电流方向电刷：机械换流装置。能否替代？增加机械换向机构，使绕组电流的方向根据所处位置产生变化直流电机转动的要素：转子受到同一旋转方向的持续转矩S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电机的结构ABCNSCBA电机的组成： 1、永磁体安放在转子上2、绕组安放在定子上取消了机械式换向器无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电机的工作原理T rWLBAAAN018000SAAAAAA000AAA根据磁极位置改变电流方向根据磁极位置改变电流方向S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电机的工作原理绕组电流的控制原则：使转子获得持续的沿特定旋转方向的电磁转矩，以维持转子的持

3、续旋转磁极位置的获取：通过检测磁极位置，进而获得最佳的电流控制逻辑增加:1.磁极位置传感器2.电子换向电路无刷直流电机的绕组通电变化示意图S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电系统：电本体功率开关+直流电源磁极位置传感器电机本体功率开关-磁极位置传感器电子换向电路电子换向电路驱动电路典型的系统电机无刷直流电机系统结构图S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电以三相无刷直流电系统为例运行原理三相绕组在空间相差120度具有和三相交流电相同的结构三相无刷直流电结构S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电系统运行原理运行：定子绕组电流为控制方式：根据绕组通电形式的不同，有下面

4、两种控制方式单相电流不可逆通电控制两相电流可逆通电控制S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电单相通电方式任一时刻，只有一相绕组通电。且只通以单一方向电流,采用三相不可逆功率电路系统运行原理ABC0CBA三相无刷直流电结构三相不可逆驱动器S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电单相通电方式系统运行原理A磁密分布：BCB Bsin( )rAM BM sin( 120) BrB0CB Bsin( 120)BrCMA三相无刷直流电结构三相绕组所处位置的磁密分布图S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电单相通电方式系统运行原理BrAiAI 150其它300 iA0BrBiBI1

5、50 270其它 iB0iCBrC0 30, 270其它 360I330 36003090150 210270iC 0三相不可逆电流S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电A相单独通电系统运行原理TA rWLiABrArWLIBsin 15030 M0其它iA0TABrA(30 ) 1 rWLIB起始点TAM2T (150 ) 1 rWLIB360结束点030150AM2A相通电转矩变化S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电B相单独通电TB rWLiB BrB系统运行原理rWLIBsin( 120)150 270其它 M0(150 ) 1 rWLIB T (150 )起始点

6、TBMA2T (270 ) 1 rWLIB结束点BM2B相通电转矩变化S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电C相单独通电TC rWLiC BrC系统运行原理 30,0sin( 120)rWLIB M 360其它270iC0起始点0TCBrCT (270 ) 1 rWLIB T (270 )CMB212030270360T (30 ) T (30 )rWLIB结束点CMAC相通电转矩变化S E U无刷直流电系统结构及运行原理单相通电方式转矩 rWLIB TTmaxMm TT/ 2Tm Tmin平均转矩： T Tmax转矩波动率： 0.75T0390(30)m2iA0iB0iC00% 3

7、3%0Te Tmax优点：结构简单，控制容易缺点：转矩波动大，绕组利用效率低Tmin030150270390(30)三相无刷直流电转矩S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电两相通电方式任一时刻，相邻两相绕组同时通电。每相绕组正、反向分别系统运行原理导通120度。AiA0BCiB0CBiC02109033015027036030A三相无刷直流电三相全桥拓扑结构电流波形结构S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电两相通电方式系统通电逻辑：运行原理每隔60度改变一次通电状态41235612BA 31CB AC465 BA CBAC绕组通电电流波形S E U无刷直流电系统结构及运行原

8、理无刷直流电两相通电方式系统运行原理14123561AUSCB绕组通电电流波形330-30S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电两相通电方式系统运行原理24123561ABC0CBA绕组通电电流波形S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电两相通电方式系统运行原理34123561绕组通电电流波形S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电两相通电方式系统运行原理44123561绕组通电电流波形S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电两相通电方式系统运行原理54123561ABC0CBA绕组通电电流波形S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电两相通电方式系统运

9、行原理64123561绕组通电电流波形S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电A相绕组单独通电系统运行原理ABC30 150210 330其它Ii I0CAB0ATA rWLiABM sin rWLIBM sin 30 150 210 330其它 rWLIBsinM0A相通电转矩变化S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电B相绕组单独通电150 270系统运行原理ABCIi I0 90, 330 360其它0CB0BAiBT rWLi Bsin( 120)BBM0sin( 120) 150 270 rWLIBMTB0 90BrB rWLIBM sin( 120) 330 360

10、090150270 330 3600其它B相通电转矩变化S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电C相绕组单独通电0 30, 270 360系统运行原理Ii I90 210其它C0TC rWLiC BM sin( 120)iC0TCBrC0 30,sin( 120)sin( 120) 0 rWLIBM 360270 rWLIB 90 210其它M03090360210270C相通电转矩变化S E U无刷直流电系统结构及运行原理两相通电方式转矩0 30(1)CB 330 360Te(1) ( ) TC TB rWLIBM sin( 120) sin( 120)3rWLIBM cos( )

11、3Tm cos( )(2)30 90B ATe(2) ( ) TA TB rWLIBM sin( ) sin( 120)3rWLIBM sin( 30) 3Tm sin( 30)31S E US E U无刷直流电系统结构及运行原理两相通电方式转矩90 150(3)ACTe(3) ( ) TC TA rWLIBM sin( ) sin( 120)3rWLIBM cos(120 ) 3Tm cos(120 )(4)150 210CBTe(4) ( ) TC TB rWLIBM sin( 120) sin( 120)3rWLIBM cos(180 ) 3Tm cos(180 )32S E U无刷直流

12、电系统结构及运行原理两相通电方式转矩(5)210 270BA Te(5) ( ) TA TB rWLIBM sin( 120) sin( )3rWLIBM sin( 150) 3Tm sin( 150)(6)270 330ACTe(6) ( ) TC TA rWLIBM sin( 120) sin( )3rWLIBM cos( 60) 3Tm cos( 60)33无刷直流电系统结构及运行原理两相通电方式各区间起始转矩和终止转矩值：T(330) 3 T(150) 3 T T(330) T(150)Te(1)me(6)e(3)me(4)22(30) 3 T(210) 3 T T(30) T(210

13、)TTe(1)me(2)e(4)me(5)22(90) 3 T(270) 3 T T(90) T(270)TTe(2)me(3)e(5)me(6)22各区间结尾处转矩值相等，说明在整个周期内转矩没有发生跳变现象S E U无刷直流电系统结构及运行原理两相通电方式3rWLIBMTmax3TmTTC 3 T 1.6Tmm0iA3090150210270 330Tmax Tmin平均转矩：T 0iB02转矩波动率：iC000% 7.2%TeTmaxTmin转矩波动大幅减小，转矩值相对于单相通电方式明显增加，电机出力增大33036003090150210270三相无刷直流电转矩S E U无刷直流电系统结

14、构及运行原理无刷直流电的转矩特性改善运行方式下，电磁转矩存在原理性在两相通电脉动，原因：电流波形：磁通分布波形：正弦波改善方法：改变磁分布波形，使其为矩形波，假设波形函数与电流相同，则有30 150, 210 330TA rWLIBMTB rWLIBM30 90, , 270 390TCrWLIB36S E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直流电的转矩特性改善改善方法：改变磁场分布波形，使其为矩形波电流波形：磁通分布波形：2T 2rWLIBT转矩emm3理论上：此时转矩无波动，并有所增加。实际情况：定位力矩增加，高速运行时附加损耗加大37S E US E U无刷直流电系统结构及运行原理无刷直

15、流电系统正弦波运行原理运行：定子绕组电流为正弦波运行：磁场为正弦波形分布，采用分布式绕组，三相绕组通以三相对称的交流电流此时已变成永磁同步电！结合位置传感器进行相应的控制，与自控式永磁同步电的控制原理相同！无刷直流电系统结构及运行原理正弦波运行原理磁场分布波形：电流波形： BM sin( )iA Im sin( )BrAi B Isin( 120) Bsin( 120)BmrBMiB Isin( 120) Bsin( 120) CrCmMS E US E U无刷直流电系统结构及运行原理正弦波运行原理TTC转矩特性：3000iA60120180240360Te TA TB TC0B sin2 ( ) sin2 ( 120) rWLIiBmM0isin2 ( 120)2C0TerWLIm BM3转矩保持不变！0转矩三相无刷直流