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第9章特种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：①新型调速电机；②这是一种典型的机电一体化的电机调速系统；③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）；④它们的功率变换器其实质都是自控式的变频电路；⑤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。9.1永磁无刷直流电动机

直流电动机调速系统，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。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b9.1.2永磁无刷直流电动机的工作原理

1．矩角特性

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电流方波转矩电路方程是无刷直流电机的主要特征4．120o方波交流电流工作的无刷直流电动机

主电路波形图

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。9.1.3位置检测器

a)结构示意图b)光电开关电路图c)输出信号及其编码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

2．绝对式光电编码器

二进制绝对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

9.1.4永磁无刷直流电动机的控制系统

1．控制原理

“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

采用的控制方法：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。

3．制动及四象限运行

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绕组短接

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