讲稿-高性能调速2课件

同步机矢量控制系统概述

A.同步机类型：励磁同步机；永磁同步机；开关磁阻电机。

B.同步机的它控与自控它控频率由外部给定，存在失步危险，动态性能非常差。自控由转子位置控制频率，无失步危险，动态性能好。矢量控制属自控。同步机矢量控制系统

C.励磁同步机与异步机比较异步结构简单，没有电刷、滑环和励磁绕组异步机气隙小，不适合低速大容量场合弱磁后异步机最大转矩平方减小，不适合2倍以上恒功率调速场合大型异步机转子時间常数大，调磁过程慢，不适合用于快速调磁场合同步机效率高，功率因数高，逆变器容量小，但多一套励磁装置同步机矢量控制系统比异步机麻烦同步机矢量控制系统2.永磁同步机的矢量控制系统两种永磁同步机：正弦波磁场永磁机，正弦波定子电流；梯形波磁场永磁机(直流无刷电机)，方波定子电流，也可正弦波定子电流。

矢量控制的特点---通常按转子位置定向，也可按合成磁链位置定向。同步机矢量控制系统永磁同步机按转子位置定向矢量控制

用转子位置信号l控制定子电流向量旋转，使其保持与转子位置轴(d轴)垂直。

转矩与定子电流幅值及其q轴分量()成比例。同步机矢量控制系统控制框图同步机矢量控制系统问题1随负载增加，磁链和定子电压加大，功率因数降低。由于永磁体磁势很强

实际上功率因数下降不多。问题2弱磁控制，令表面式永磁机弱不了磁，内置式同步机可以弱磁。同步机矢量控制系统3.励磁同步机的矢量控制系统特点：与永磁机不同，不存在，若仍按转子位置定向，加载后磁链和定子电压加大、功率因数下降严重，需改用按合成磁链Y定向，加载時适当增大励磁电流矢量的幅值和它与定子电流矢量间的夹角，维持Y值恒定，功率因数=1。同步机矢量控制系统B.与异步机矢量控制的相同和不同：异步机按转子磁链定向可以实现磁链和转矩解耦，同步机不存在这关系，所以按气隙磁链定向。异步机磁路对称，可以定义转子任何方向为d轴，不需要转子位置d轴定位，同步机d轴固定为励磁绕组轴线，需要d轴定位。同步机功率因数可以通过励磁控制(在矢量控制系统中增加动率因数控制环节)，维持其在任何负载下都等于1，变频器容量最小，异步机功率因数不可控，变频器容量增加10-20％。两种电机矢量控制系统中的定子电流控制部分相同，电压模型也相同，只是计算公式中的漏感值不同，同步机用定子漏感，异步机用定转子全漏感。两种系统的转速控制部分完全相同。同步机矢量控制系统转矩、磁链公式式中：--主电感，--阻尼绕组引入的時间常数，

和--励磁电流和定子电流磁化分量，控制磁链，

--定子电流力矩分量，控制转矩。其中由期望的电机功率因数角和定子电流转矩分量决定。同步机矢量控制系统控制原理：输入量：--来自速度调节器--来自磁链设定环节

--期望的功率因数角步骤：第1步第2步

(最小限制)第3步同步机矢量控制系统第4步把和送至定子电流调节环节

矢量迴转所需之磁链位置角信号来自电机模型，前馈中的漏感值用。第5步把送至励磁电流调节环节(晶闸管整流装置)同步机矢量控制系统同步机的电机模型同步机电压模型同异步和电压模型，漏感值用。同步机电流模型先算负载角，再算磁链位置角

(l--转子位置角，可测量)

实际的电流模型需考虑：d-q轴磁路不对称：

；阻尼绕阻影响；磁化曲线非线性。输入量：计算：A定子、励磁、磁化及阻尼电流矢量磁路不对称，需要在d-q坐标系计算隐极同步电动机矢量图凸极同步电动机矢量图考虑阻尼影响

B.电流模型原理框图同步电动机电流模型第一部分同步电动机电流模型第二部分完整的同步电动机电流模型电流模型复杂，参数多，精度受影响，用于低速<5%，电压模型简单，参数少，通常精度高于电流模型，但低速精度差，用于高速>5％，两个模型的过渡电路(4-8％)同异步机系统。同步机矢量控制系统同步机d轴定位：第1步d轴初始定位在定子投入工作前先建立励磁，在定子三相绕组中感应出3个脉冲电压，电压模型根据此算出转子d轴初始位置角，设到转子位置计数器中，作为计数的初始值。第2步编码器同步脉冲定位在初始定位后仅靠电流环工作慢慢空转电机，记录编码器同步脉冲来時转子位置计数器中的数(同步脉冲位置角)，以后编码器每转一周，在同步脉冲来時都把计数器中原有的数清掉，重新设上该位置角，以防误差积累。

磁链调节及弱磁控制

A.开环磁链设定B.闭环磁链控制(|n|>8%)基速以下--磁链闭环，基速以上--电动状态時电压闭环，制动状态時电势闭环调节器：

调节--P调节器，输出加到定子电流调节环节输入端

调节--PI调节器，输出送至电流模型