电力拖动自动控制系统课件2

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内容提要

同步电动机变压变频调速的特点及其基本类型他控变频同步电动机调速系统自控变频同步电动机调速系统8.1同步电动机变压变频调速的特点

及其基本类型

本节提要概述同步调速系统的类型同步调速系统的特点1.概述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；

解决思路问题的根源：供电电源频率固定不变。解决办法：采用电压-频率协调控制，可解决由固定频率电源供电而产生的问题。例如对于起动问题：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：由于采用频率闭环控制，同步转速可以跟着频率改变，于是就不会振荡和失步了。2.同步调速系统的类型（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。

3.同步调速系统的特点（1）交流电机旋转磁场的同步转速1与定子电源频率f1有确定的关系异步电动机的稳态转速总是低于同步转速的，二者之差叫做转差s

；同步电动机的稳态转速等于同步转速，转差s=0。

（8-1）

同步调速系统的特点（续）（2）异步电动机的磁场仅靠定子供电产生，而同步电动机除定子磁动势外，转子侧还有独立的直流励磁，或者用永久磁钢励磁。（3）同步电动机和异步电动机的定子都有同样的交流绕组，一般都是三相的，而转子绕组则不同，同步电动机转子除直流励磁绕组（或永久磁钢）外，还可能有自身短路的阻尼绕组。（4）异步步电动动机的的气隙隙是均均匀的的，而而同步步电动动机则则有隐隐极与与凸极极之分分，隐隐极式式电机机气隙隙均匀匀，凸凸极式式则不不均匀匀，两两轴的的电感感系数数不等等，造造成数数学模模型上上的复复杂性性。但但凸极极效应应能产产生平平均转转矩，，单靠靠凸极极效应应运行行的同同步电电动机机称作作磁阻阻式同同步电电动机机。同步调速系系统的特点点（续）（5）异步电动动机由于励励磁的需要要，必须从从电源吸取取滞后的无无功电流，，空载时功功率因数很很低。同步步电动机则则可通过调调节转子的的直流励磁磁电流，改改变输入功功率因数，，可以滞后后，也可以以超前。当当cos=1.0时，，电电枢枢铜铜损损最最小小，，还还可可以以节节约约变变压压变变频频装装置置的的容容量量。。同步步调调速速系系统统的的特特点点（（续续））（6）由由于于同同步步电电动动机机转转子子有有独独立立励励磁磁，，在在极极低低的的电电源源频频率率下下也也能能运运行行，，因因此此，，在在同同样样条条件件下下，，同同步步电电动动机机的的调调速速范范围围比比异异步步电电动动机机更更宽宽。。（7）异异步步电电动动机机要要靠靠加加大大转转差差才才能能提提高高转转矩矩，，而而同同步步电电机机只只须须加加大大功功角角就就能能增增大大转转矩矩，，同同步步电电动动机机比比异异步步电电动动机机对对转转矩矩扰扰动动具具有有更更强强的的承承受受能能力力，，能能作作出出更更快快的的动动态态响响应应。。同步调速系统统的特点（续续）返回目录*8.2他控变频同步步电动机调速速系统与异步电动机机变压变频调调速一样，用用独立的变压压变频装置给给同步电动机机供电的系统统称作他控变频调速速系统。本节提要转速开环恒压压频比控制的的同步电动机机群调速系统统由交-直-交电流型负载载换流变压变变频器供电的的同步电动机机调速系统由交-交变压压变频频器供供电的的大型型低速速同步步电动动机调调速系系统按气隙隙磁场场定向向的同同步电电动机机矢量量控制制系统统同步电电动机机的多多变量量动态态数学学模型型*8.2.1转速开开环恒恒压频频比控控制的的同步步电动动机群群调速速系统统转速开开环恒恒压频频比控控制的的同步步电动动机群群调速速系统统，是是一种种最简简单的的他控控变频频调速速系统统，多多用于于化纺纺工业业小容容量多多电动动机拖拖动系系统中中。这种系系统采采用多多台永永磁或或磁阻阻同步步电动动机并并联接接在公公共的的变频频器上上，由由统一一的频频率给给定信信号同同时调调节各各台电电动机机的转转速。。系统组组成图8-1多台同同步电电动机机的恒恒压频频比控控制调调速系系统多台永永磁或或磁阻阻同步步电动动机并并联接接在公公共的的电压压源型型PWM变压变变频器器上，，由统统一的的频率率给定定信号号f*同时调调节各各台电电动机机的转转速。。PWM变压变变频器器中，，带定定子压压降补补偿的的恒压压频比比控制制保证证了同同步电电动机机气隙隙磁通通恒定定，缓缓慢地地调节节频率率给定定f*可以逐逐渐地地同时时改变变各台台电机机的转转速。。系统控控制系统特特点系统结结构简简单，，控制制方便便，只只需一一台变变频器器供电电，成成本低低廉。。由于采采用开开环调调速方方式，，系统统存在在一个个明显显的缺缺点，，就是是转子子振荡荡和失失步问问题并并未解解决，，因此此各台台同步步电动动机的的负载载不能能太大大。*8.2.2由交-直-交电流流型负负载换换流变变压变变频器器供电电的同同步电电动机机调速速系统统概述大型同同步电电动机机转子子上一一般都都具有有励磁磁绕组组，通通过滑滑环由由直流流励磁磁电源源供电电，或或者由由交流流励磁磁发电电机经经过随随转子子一起起旋转转的整整流器器供电电。对于经经常在在高速速运行行的机机械设设备，，定子子常用用交-直-交电流流型变变压变变频器器供电电，其其电机机侧变变换器器（即即逆变变器））比给给异步步电动动机供供电时时更简简单，，可以以省去去强迫迫换流流电路路，而而利用用同步步电动动机定定子中中的感感应电电动势势实现现换相相。这这样的的逆变变器称称作负负载换换流逆逆变器器（Load-commutatedInverter，简简称称LCI）。。系统统组组成成图8-2由交交-直-交电电流流型型负负载载换换流流变变压压变变频频器器供供电电的的同同步步电电动动机机调调速速系系统统系统统控控制制在图图8-2中，，系系统统控控制制器器的的程程序序包包括括转转速速调调节节、、转转差差控控制制、、负负载载换换流流控控制制和和励励磁磁电电流流控控制制，，FBS是测测速速反反馈馈环环节节。。由于于变变压压变变频频装装置置是是电电流流型型的的，，还还单单独独画画出出了了电电流流控控制制器器（（包包括括电电流流调调节节和和电电源源侧侧变变换换器器的的触触发发控控制制））。。换流流问问题题LCI同步步调调速速系系统统在在起起动动和和低低速速时时存存在在换换流流问问题题，，低速速时时同同步步电电动动机机感感应应电电动动势势不不够够大大，，不不足足以以保保证证可可靠靠换换流流；；当电电机机静静止止时时，，感感应应电电动动势势为为零零，，根根本本就就无无法法换换流流。。解决决方方案案这时时，，须须采采用用““直直流流侧侧电电流流断断续续””的的特特殊殊方方法法，，使使中中间间直直流流环环节节电电抗抗器器的的旁旁路路晶晶闸闸管管导导通通，，让让电电抗抗器器放放电电，，同同时时切切断断直直流流电电流流，，允允许许逆逆变变器器换换相相，，换换相相后后再再关关断断旁旁路路晶晶闸闸管管，，使使电电流流恢恢复复正正常常。。用这种种换流流方式式可使使电动动机转转速升升到额额定值值的3%~5%，然后后再切切换到到负载载电动动势换换流。。8.2.3由交-交变压压变频频器供供电的的大型型低速速同步步电动动机调调速系系统概述另一类类大型型同步步电动动机变变压变变频调调速系系统用用于低低速的的电力力拖动动，例例如无无齿轮轮传动动的可可逆轧轧机、、矿井井提升升机、、水泥泥转窑窑等。。该系统统由交交-交变压压变频频器（（又称称周波波变换换器））供电电，其其输出出频率率为20~25Hz（当电网网频率率为50Hz时），，对于于一台台20极的同同步电电动机机，同同步转转速为为120~150r/min，直接用用来拖拖动轧轧钢机机等设设备是是很合合适的的，可可以省省去庞庞大的的齿轮轮传动动装置置。系统组组成图8-3由交-交变压压变频频器供供电的的大型型低速速同步步电动动机调调速系系统这类调调速系系统的的基本本结构构画在在图8-3中，可可以实实现4象限运运行。。控制器器按需需要可可以是是常规规的，，也可可以采采用矢矢量控控制，，后者者在下下一小小节再再详细细讨论论。系统控控制*8.2.4按气隙隙磁场场定向向的同同步电电动机机矢量量控制制系统统1.概述述为了获获得高高动态态性能能，同同步电电动机机变压压变频频调速速系统统也可可以采采用矢矢量控控制，，其基基本原原理和和异步步电动动机矢矢量控控制相相似，，也是是通过过坐标标变换换，把把同步步电动动机等等效成成直流流电动动机，，再模模仿直直流电电动机机的控控制方方法进进行控控制。。但由由于同同步电电动机机的转转子结结构与与异步步电动动机不不同，，其矢矢量坐坐标变变换也也有自自己的的特色色。2.系统模型型假定条件件（1）假设是是隐极电电机，或或者说，，忽略凸凸极的磁磁阻变化化；（2）忽略阻阻尼绕组组的效应应；（3）忽略磁化曲曲线的饱和非非线性因素；；（4）暂先忽略定定子电阻和漏漏抗的影响。。其他假设条件件和研究异步步电动机数学学模型时相同同，见第6.6.2节。二极同步电机机物理模型图8-4二极同步电动动机的物理模模型模型描述图中，，定子子三相相绕组组轴线线A、B、C是静止止的，，三相相电压压uA、uB、uC和三相相电流流iA、iB、iC都是是平平衡衡的的，，转转子子以以同同步步转转速速1旋转转，，转转子子上上的的励励磁磁绕绕组组在在励励磁磁电电压压Uf供电电下下流流过过励励磁磁电电流流If。沿沿励励磁磁磁磁极极的的轴轴线线为为d轴，，与与d轴正正交交的的是是q轴，，d-q坐标标在在空空间间也也以以同同步步转转速速1旋转转，，d轴与与A轴之之间间的的夹夹角角为变变量量。。在同同步步电电动动机机中中，，除除转转子子直直流流励励磁磁外外，，定定子子磁磁动动势势还还产产生生电电枢枢反反应应，，直直流流励励磁磁与与电电枢枢反反应应合合成成起起来来产产生生气气隙隙磁磁通通，，合合成成磁磁通通在在定定子子中中感感应应的的电电动动势势与与外外加加电电压压基基本本平平衡衡。。同步电电动机机磁动动势与与磁通通的空空间矢矢量图图示于于图8-5a。同步电电机的的空间间矢量量1图8-5同步电电动机机近似似的空空间矢矢量图图和时时间相相量图图a）磁动动势和和磁通通的空空间矢矢量图图同步电电机的的空间间矢量量（续续）同步电电机的的空间间矢量量（续续）Ff、f—转子励励磁磁磁动势势和磁磁通，，沿励励磁方向向为d轴；Fs—定子三三相合合成磁磁动势势；FR、R—合成的的气隙隙磁动动势和和总磁磁通；；s—Fs与FR间的夹夹角；；f—Ff与FR间的夹夹角。。图中：：矢量变变换将Fs除以相相应的的匝数数即为为定子子三相相电流流合成成空间间矢量量is，可将将它沿沿M、T轴分解解为励励磁分分量ism和转矩矩分量量ist。同样样，Ff与相当当的励励磁电电流矢矢量If也可分分解成成ifm和ift。矢量变变换公公式由图8-5a不难得得出下下列关关系式式（8-2）（8-3）（8-4）（8-5）（8-6）（8-7）图8-5b电压、、电流流和磁磁链的的时间间相量量图定子电压方方程在图8-5b中画出了定定子一相绕绕组的电压压、电流与与磁链的时时间相量图图。定子电压方方程（续））气隙合成磁磁通R是空间矢量量，R对该相绕组组的磁链Rs则是时间相相量，Rs在绕组中感感应的电动动势Es领先于Rs90°。按照假设设条件，忽忽略定子电电阻和漏抗抗，则Es与相电压Us近似相等，，于是（8-8）电流关系分分析在图8-5b中，is是该相电流流相量，它它落后于Us的相角就是同步电电动机的功功率因数角角。根据电电机学原理理，R与Fs空间矢量的的空间角差差s也就是磁链链Rs与电流is在时间上的的相角差，，因此=90°s，而而且且ism和ist也是是is相量量在在时时间间相相量量图图上上的的分分量量。。电流流关关系系分分析析（（续续））由此此可可知知：：定定子子电电流流的的励励磁磁分分量量ism可以以从从定定子子电电流流is和调调速速系系统统期期望望的的功功率率因因数数值值求求出出。。最最简简单单的的情情况况是是希希望望cos=1，也就是说，，希望ism=0。这样，由期望望功率因数确确定的ism可作为矢量控制系统统的一个给定定值。定子电流方程程以A轴为参考坐标标轴，则d轴的位置角为为=1dt，可以通过电电机轴上的位位置传感器BQ测得（见图8-6）。于是，定定子电流空间间矢量与A轴的夹角便成为（8-9）定子电流方程程（续）由的幅值和相相位角可以求求出三相定子子电流（8-10）电磁转矩方程程根据机电能量量转换原理，，同步电动机机的电磁转矩矩可以表达为为（8-11）定子旋旋转磁磁动势势幅值值由式（（8-2）及式式（8-6）可知知（8-12）（8-13）将定子旋旋转磁磁动势势幅值值表达式（8-12）及式（8-13）代入入式（（8-11），整整理后后得（8-14）式中3.同步电机矢矢量控制系系统图8-6同步电动机机基于电流流模型的矢矢量控制系系统位置传感器器工作原理同步电动机机矢量控制制系统采用用了和直流流电动机调调速系统相相仿的双闭闭环控制结结构。转速控制：：ASR的输出是转转矩给定信信号Te*，按照式（（8-14），Te*除以磁通模模拟信号R*即得定子电电流转矩分分量的给定定信号ist*，R*是由磁通给给定信号*经磁通滞后后模型模拟拟其滞后效效应后得到到的。磁通和电流流控制（1）*乘以系数K即得合成励励磁电流的的给定信号号iR*，另外，，按功率率因数要要求还可可得定子子电流励励磁分量量给定信信号ism*。（2）将iR*、ist*、ism*和来自位位置传感感器BQ的旋转坐坐标相位位角一起送入入矢量运运算器，，按式（（8-7）以及式式（8-9）、（8-10）计算出出定子三三相电流流的给定定信号iA*、iB*、iC*和励磁电电流给定定信号if*。（3）通过ACR和AFR实行电流流闭环控控制，可可使实际际电流iA、iB、iC以及If跟随其给给定值变变化，获获得良好好的动态态性能。。当负载载变化时时，还能能尽量保保持同步步电动机机的气隙隙磁通、、定子电电动势及及功率因因数不变变。*8.2.5同步电动动机的多多变量动动态数学学模型假定条件件：如果解除除第8.2.4小节中所作的的第1、2、4三条假定，即即考虑了同步步电动机的凸凸极效应、阻阻尼绕组和定定子电阻与漏漏抗，则同步步电动机的动动态电压方程程式可写成同步电动机的的动态电压方方程式（8-15）方程说明式中前三个方方程是定子A、B、C三相的电压方方程，第四个个方程是励磁磁绕组直流电电压方程，永永磁同步电动动机无此方程程，最后两个个方程是阻尼尼绕组的等效效电压方程。。实际阻尼绕绕组是多导条条类似笼型的的绕组，这里里把它等效成成在d轴和q轴各自短路的的两个独立绕绕组。所有符符号的意义及及其正方向都都和分析异步步电动机时一一致。坐标变换将A-B-C坐标系变换到到d-q同步旋转坐标标系，并用p表示微分算子子，则三个定定子电压方程程变换成（8-16）坐标变换（续续）三个转子电压压方程不变，，因为它们已已经在d-q轴上了，可以以改写成（8-17）磁链方程在两相同步旋旋转（d-q）坐标系上的磁磁链方程为（8-18）磁链方程（续续）式中Lsd—等效两相定子子绕组d轴自感，Lsd=Lls+Lmd；Lsq—等效两相定子子绕组q轴自感，Lsq=Lls+Lmq；Lls—等效两相定子子绕组漏感；；Lmd—d轴定子与转子子绕组间的互互感，相当于于同步电动机原理中中的d轴电枢反应电电感；Lmq—q轴定子与转转子绕组间间的互感，，相当于q轴电枢反应电电感；Lrf—励磁绕组自自感，Lrf=Llf+Lmd；LrD—d轴阻尼绕组组自感，LrD=LlD+Lmd；LrQ—q轴阻尼绕组组自感，LrQ=LlQ+Lmq；矩阵方程式式将式（8-18）代入式（（8-16）和式（8-17），整理后后可得同步步电动机的的电压矩阵阵方程式（8-19）转矩和运动动方程同步电动机机在d-q轴上的转矩矩和运动方方程为（8-20）（8-21）把式（8-18）中的和表表达式代入入式（8-20）的转矩方方程并整理理后得表达式的物物理意义第一项npLmdIfiq是转子励磁磁磁动势和和定子电枢枢反应磁动动势转矩分分量相互作作用所产生生的转矩，，是同步电电动机主要要的电磁转转矩。第二项np(Lsd-Lsq)idiq是由凸极效效应造成的的磁阻变化化在电枢反反应磁动势势作用下产产生的转矩矩，称作反反应转矩或或磁阻转矩矩，这是凸凸极电机特特有的转矩矩，在隐极极电机中，，Lsd=Lsq，该项为0。表达式的物物理意义（（续）第三项np(LmdiDiq–LmqiQid)是电枢反应应磁动势与与阻尼绕组组磁动势相相互作用的的转矩，如如果没有阻阻尼绕组，，或者在稳稳态运行时时阻尼绕组组中没有感感应电流，，该项都是是零，只有有在动态中中，产生阻阻尼电流，，才有阻尼尼转矩，帮帮助同步电电动机尽快快达到新的的稳态。返回目录8.3自控变频同同步电动机机调速系统统本节摘要基本结构与与原理梯形波永磁磁同步电动动机（无刷刷直流电动动机）的自自控变频调调速系统正弦波永磁磁同步电动动机的自控控变频调速速系统8.3.0基本结构与与原理图8-7自控变频同同步电动机机调速系统统结构原理理图基本结构结构特点（1）在电动机机轴端装有有一台转子子位置检测测器BQ（见图8-7），由它发发出的信号号控制变压压变频装置置的逆变器器UI换流，从而而改变同步步电动机的的供电频率率，保证转转子转速与与供电频率率同步。调调速时则由由外部信号号或脉宽调调制（PWM）控制UI的输入直流流电压。结构特点（（续）（2）从电动机本本身看，它它是一台同同步电动机机，但是如如果把它和和逆变器UI、转子位置检检测器BQ合起来看，，就象是一一台直流电电动机。直直流电动机机电枢里面面的电流本本来就是交交变的，只只是经过换换向器和电电刷才在外外部电路表表现为直流流，这时，，换向器相相当于机械械式的逆变变器，电刷刷相当于磁磁极位置检检测器。这这里，则采采用电力电电子逆变器器和转子位位置检测器器替代机械械式换向器器和电刷。。自控变变频同同步电电动机机的分分类自控变变频同同步电电动机机在其其开发发与发发展的的过程程中，，曾采采用多多种名名称，，有的的至今今仍习习惯性性地使使用着着，它它们是是：无换换向向器器电电动动机机三相相永永磁磁同同步步电电动动机机（（输输入入正正弦弦波波电电流流时时））无刷刷直直流流电电动动机机（（采采用用方方波波电电流流时时））永磁磁电电动动机机控控制制系系统统的的优优点点由于于采采用用了了永永磁磁材材料料磁磁极极，，特特别别是是采采用用了了稀稀土土金金属属永永磁磁，，因因此此容容量量相相同同时时电电机机的的体体积积小小、、重重量量轻轻；；转子子没没有有铜铜损损和和铁铁损损，，又又没没有有滑滑环环和和电电刷刷的的摩摩擦擦损损耗耗，，运运行行效效率率高高；；转动动惯惯量量小小，，允允许许脉脉冲冲转转矩矩大大，，可可获获得得较较高高的的加加速速度度，，动动态态性性能能好好；；结构构紧紧凑凑，，运运行行可可靠靠。。8.3.1梯形形波波永永磁磁同同步步电电动动机机（（无无刷刷直直流流电电动动机机））的的自自控控变变频频调调速速系系统统1.概述述无刷刷直直流流电电动动机机实实质质上上是是一一种种特特定定类类型型的的同同步步电电动动机机，，调调速速时时只只在在表表面面上上控控制制了了输输入入电电压压，，实实际际上上也也自自动动地地控控制制了了频频率率，，仍仍属属于于同同步步电电动动机机的的变变压压变变频频调调速速。。电动动势势与与电电流流波波形形永磁磁无无刷刷直直流流电电动动机机的的转转子子磁磁极极采采用用瓦瓦形形磁磁钢钢，，经经专专门门的的磁磁路路设设计计，，可可获获得得梯梯形形波波的的气气隙隙磁磁场场，，定定子子采采用用集集中中整整距距绕绕组组，，因因而而感感应应的的电电动动势势也也是是梯梯形形波波的的。。由逆变器器提供与与电动势势严格同同相的方方波电流流，同一一相（例例如A相）的电电动势eA和电流波波iA形图如图图8-8所示。电动势与与电流波波形（续续）图8-8梯形波永永磁同步步电动机机的电动动势与电电流波形形图eAiAIPEPiAeAOt由于各相相电流都都是方波波，逆变变器的电电压只须须按直流流PWM的方法进进行控制制，比各各种交流流PWM控制都要要简单得得多，这这是设计计梯形波波永磁同同步电动动机的初初衷。然而由于于绕组电电感的作作用，换换相时电电流波形形不可能能突跳，，其波形形实际上上只能是是近似梯梯形的，，因而通通过气隙隙传送到到转子的的电磁功功率也是是梯形波波。转矩脉动动如图8-9所示，实实际的转转矩波形形每隔60°都出现一一个缺口口，而用用PWM调压调速速又使平平顶部分分出现纹纹波，这这样的转转矩脉动动使梯形形波永磁磁同步电电动机的的调速性性能低于于正弦波波的永磁磁同步电电动机。。转矩脉动动（续））图8-9梯形波永永磁同步步电动机机的转矩矩脉动逆变器电电路图8-10梯形波永永磁同步步电动机机的等效效电路及及逆变器器主电路路原理图图2.稳态模型型逆变器工工作方式式由三相桥桥式逆变变器供电电的Y接梯形波波永磁同同步电动动机的等等效电路路及逆变变器主电电路原理理图如图图8-10所示，逆逆变器通通常采用用120°°导通型的的，当两两相导通通时，另另一相断断开。对于梯形形波的电电动势和和电流，，不能简简单地用用矢量表表示，因因而旋转转坐标变变换也不不适用，，只好在在静止的的ABC坐标上建建立电机机的数学学模型。。当电电动动机机中中点点与与直直流流母母线线负负极极共共地地时时，，电电动动机机的的电电压压方方程程可可以以用用下下式式表表示示电压压方方程程电压压方方程程（（续续））———三相相输输入入对对地地电电压压；；———三相相电电流流；；———三相相电电动动势势；；———定子子每每相相电电阻阻；；———定子子每每相相绕绕组组的的自自感感；；———定子任意两相相绕组间的互互感。（8-22）式中uA、uB、uCiA、iB、iCeA、eB、eCRsLsLm电压方程（（续）由于三相定定子绕组对对称，故有有iA+iB+iC=0则LmiB+LmiC=-LmiALmiC+LmiA=-LmiBLmiA+LmiB=-LmiC电压方程程（续））代入式（（8-22），并整整理后得得（8-23）转矩方程程设图8-8中方波电电流的峰峰值为Ip，梯形波波电动势势的峰值值为Ep，在一般般情况下下，同时时只有两两相导通通，从逆逆变器直直流侧看看进去，，为两相相绕组串串联，则则电磁功功率为Pm=2EpIp。忽略电电流换相相过程的的影响，，电磁转转矩为（8-24）式中p—梯形波励励磁磁链链的峰值值，是恒恒定值。。由此可见见，梯形形波永磁磁同步电电动机（（即无刷刷直流电电动机））的转矩矩与电流流成正比比，和一一般的直直流电动动机相当当。这样，其其控制系系统也和和直流调调速系统统一样，，要求不不高时，，可采用用开环调调速，对对于动态态性能要要求较高高的负载载，可采采用双闭闭环控制制系统。。注意无论是开开环还是是闭环系系统，都都必须具具备转子子位置检检测、发发出换相相信号、、调速时时对直流流电压的的PWM控制等功功能。现已生产产出专用用的集成成化芯片片，比如如：MC33033、MC33035等。3.动态模型动态电压方程程不考虑换相过过程及PWM波等因素的影影响，当图8-10中的VT1和VT6导通时，A、B两相导通而C相关断，则可得无刷直流流电动机的动动态电压方程程为（8-25）动态模型（续续）在上式中，(uA–uB)是A、B两相之间输入入的平均线电电压，采用PWM控制时,设占空比为，则uA–uB=Ud，于是，式（（8-25）可改写成（8-26）式中中为电电枢枢漏漏磁磁时时间间常常数数。。转矩矩和和电电力力拖拖动动系系统统运运动动方方程程根据据电电机机和和电电力力拖拖动动系系统统基基本本理理论论，，可可知知（8-27）（8-28）（8-29）无刷直流流电动机机的动态态结构图图图8-11无刷直流流电动机机的动态态结构图图8.3.2正弦波永永磁同步步电动机机的自控控变频调调速系系统正弦波永永磁同步步电动机机具有定定子三相相分布绕绕组和永永磁转子子，在磁磁路结构构和绕组组分布上上保证定定子绕组组中的感感应电动动势具有有正弦波波形，外外施的定定子电压压和电流流也应为为正弦波波，一般般靠交流流PWM变压变频频器提供供。1.转子磁链链定向控控制模型型正弦波永永磁同步步电动机机一般没没有阻尼尼绕组，，转子磁磁通由永永久磁钢钢决定，，是恒定定不变的的，可采采用转子子磁链定定向控制制，即将将两相旋旋转坐标标系的d轴定在转转子磁链链r方向上，，无须再再采用任任何计算算磁链的的模型。。磁链方程程其在d-q坐标上的的磁链方方程简化化为（8-30）电压方方程式（8-19）的电电压方方程简简化为为（8-31）转矩方方程式（8-20）的转转矩方方程变变成（8-32）式中后一项项是磁阻转转矩，正比比于Lsd与Lsq之差。基频以下调调速时的电电机模型在基频以下下的恒转矩矩工作区中中，控制定定子电流矢矢量使之落落在q轴上，即令令id=0，iq=i