华科 第9章(电力拖动控制系统)

1、第9章 特种(tzhng)同步电动机自控式变频调速系统 (带有位置检测器的变频调速系统) 本章介绍四种调速电动机：永磁无刷直流电动机、开关(kigun)磁阻电动机、直流无换向器电动机、交流无换向器电动机。 共同的特点：新型调速电机；这是一种典型的机电一体化的电机调速系统；它们都带有绝对编码的位置检测器（含无位置检测器的位置检测技术）；它们的功率变换器其实质都是自控式的变频电路；就电机本体而言，它们都属于同步电动机或广义同步电动机的范畴。 但要注意它们之间在工作原理上的差别：电机磁场的成因或形状不同，使电磁转矩的产生原因不同。 共十七页9.1 永磁无刷直流电动机(dngj) 直流电动机调速系统，

2、调速性能好。但有重大缺点，那就是它带有机械换向装置(zhungzh)换向器及电刷。定、转子倒置，把机械换向装置改成电子换向器，这就是无刷直流电动机。 9.1.1永磁无刷直流电动机的构成 三大部分组成： 电机本体位置检测器功率变换器（直-交无源逆变器） 电子换向器定子m相，集中（或分布）绕组，转子永磁，梯形波磁密，图a与同步电机的区别：同步电机 定子，3相，分布绕组， 转子，正弦波磁密，图b共十七页9.1.2 永磁无刷直流电动机(dngj)的工作原理 1矩角特性(txng) 矩角特性曲线将与磁密曲线相似，也是一个梯形波 。2电机匀速旋转，A相120o导通时导通时的波形： 方波电压 方波电势 方波

3、电流 方波转矩电路方程是无刷直流电机的主要特征 动态稳态共十七页3120o单极性电流工作(gngzu)的无刷直流电动机 主电路(dinl) 波形图 三个主开关元件依次轮流导通，各占 120o ，导通的区域由位置信号确定：区域1、2A相区域3、4B相区域5、6C相共十七页4120o方波交流电流工作(gngzu)的无刷直流电动机 主电路(dinl) 波形图 输出的电流是120o的方波交流电流 每个谐波都能得到有用的转矩。所有谐波都是参与了正常的工作。总输出转矩是其基波分量与所有谐波分量共同努力的结果。 应采用正确的测量方法。 由位置信号（区域号）决定导通管， 这就是“自控式”变频“自控式”变频 n

4、 决定 f“它控式”变频 f 决定 n5自控式变频的概念 共十七页9.1.3 位置(wi zhi)检测器 a)结构(jigu)示意图 b)光电开关电路图 c)输出信号及其编码 4极、2p极电机 可同时检测到电机的转速与转向 初始定位问题 1光电开关位置检测器 共十七页2绝对(judu)式光电编码器 二进制绝对(judu)式光电编码器 循环码绝对式光电编码器 n个光电开关最多只能把一个电周期分成2n个区域 共十七页3增量(zn lin)式光电编码器 4其它形式(xngsh)的位置检测器 正余弦旋转变压器 结构 原理 用途：测绝对位置， 测转速、转向共十七页9.1.4永磁无刷直流电动机(dngj)

5、的控制系统 1控制(kngzh)原理 “自控式”变频工作 ：由位置码控制逆变器元件的通断。 控制电压来控制电机绕组电流的大小，从而控制转矩。 直流斩波的PWM方式 来 控制电压。2系统原理图 共十七页 PWM信号与区域(qy)导通信号相“与” 导通时正电压 导通区间零电压续流 关断后负电压续流 零电压续流由上、下元件轮流导通。 PWM调压采用的控制(kngzh)方法：共十七页3制动(zh dn)及四象限运行 要实现四象限运行，应： 把不控整流桥改成可回馈的PWM双向整流桥 或在直流侧加接能耗制动单元 也可在需要制动时把电动机的三相(sn xin)绕组短接 加接能耗制动单元后的系统原理图控制方式

6、：在矩角特性的正转矩区加上负电流，负转矩区加上正电流，即改变位置码与导通相的对应关系。 共十七页4专用集成芯片(xn pin)构成的控制器 以LS7261为例 5永磁无刷直流电动机(dngj)优缺点 优点：效率高、出力大，控制性能、调速性能好。 缺点：很难运行于高速区域，永磁材料较贵，电机的造价高，永磁材料在振动、高温下会退磁。应用：目前在家用电器（例变频空调等）、电动车辆、汽车电器、计算机外设等领域已经占有了较大的市场。 20脚双列直插封装的芯片 适应4种位置码盘的输入 制动时上桥臂开关元件断开，下桥臂开关元件全导通共十七页9.2 开关(kigun)磁阻电动机 结构及其动作(dngzu)原理

7、主电路 电流、磁链变化与导通区间工作原理电流控制方式共十七页9.3 同步电动机交-直-交自控式变频(bin pn)调速系统 （直流无换向器电机） 构成(guchng) 工作原理 定子磁势矩角特性 输出的平均转矩 共十七页低速用“电流(dinli)断续法”换流 高速(o s)时依靠反电势换流无换向器电机换流时刻示意图 逆变器晶闸管的换流 共十七页9.4 同步电动机交-交自控式变频(bin pn)调速系统（交流无换向器电机）共十七页内容摘要第9章 特种同步电动(din dn)机自控式变频调速系统。第9章 特种同步电动(din dn)机自控式变频调速系统。就电机本体而言，它们都属于同步电动(din dn)机或广义同步电动(din dn)机的范畴。9.1 永磁无刷直流电动(din dn)机。直流电动(din dn)机调速系统，调速性能好。但有重大缺点，那就是它带有机械换向装置换向器及电刷。9.1.2 永磁无刷直流电动(din dn)机的工作原理。4其它形式的位置检测器 。控制电压来控制电机绕组电流的大小，从而控制转矩。直流斩波的PWM方式 来 控制电