電梯電力拖動系統(tǒng)

1、 平層信號 平 層拖動系統(tǒng) 減 速減速點信號 啟 動安全保護系統(tǒng) 定向、 選層 門鎖保護 層樓信號 層樓信號的取得 層樓指示 轎內指令 廳外召喚 轎廂升降運動的常見電力拖動方式可以表示如下：反抗性恒轉矩負載特性反抗性恒轉矩負載特性(a)實際特性實際特性 (b)折算后的特性折算后的特性位能性恒轉矩負載特性位能性恒轉矩負載特性(a)實際特性實際特性 (b)折算后的特性折算后的特性二、直流電動機的調速方法二、直流電動機的調速方法下面僅就他勵直流電動機的調速方法作一般性的介紹。下面僅就他勵直流電動機的調速方法作一般性的介紹。 從直流他勵電動機機械特性方程式從直流他勵電動機機械特性方程式 TKKRRKU

2、n2meadae 可知：可知：改變串入電樞回路的電阻改變串入電樞回路的電阻Rad ；改變；改變電樞供電電壓電樞供電電壓U或或主磁通主磁通 ，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可以改變電動機的轉速，以達到速度調節(jié)的要求，故直流電動機調速以改變電動機的轉速，以達到速度調節(jié)的要求，故直流電動機調速的方法有以下三種。的方法有以下三種。 1、改變電樞電路外串電阻、改變電樞電路外串電阻Rad 直流電動機電樞回路串接電阻后，可以得到如圖所示的一簇機直流電動機電樞回路串接電阻后，可以得到如圖所示的一簇機械特性。械特性。 從特性可看出，在一定的負從特

3、性可看出，在一定的負載轉矩載轉矩TL下，串入不同的電阻可下，串入不同的電阻可以得到不同的轉速。如在電阻分以得到不同的轉速。如在電阻分別為別為 Ra、R1、R2、R3、的情況下，、的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點可以分別得到穩(wěn)定工作點A、C、D和和E，對應的轉速為，對應的轉速為nA、 nB、 nC、 nD。TKKRRKUn2meadae 2改變電動機電樞供電電壓改變電動機電樞供電電壓U 如圖所示特性為改變電樞供電電壓如圖所示特性為改變電樞供電電壓U調速的特性：調速的特性： 從特性可看出，在一定的負從特性可看出，在一定的負載轉矩載轉矩TL下，電樞外加不同電壓下，電樞外加不同電壓可以得到不同的轉速。

4、如在電壓可以得到不同的轉速。如在電壓分別為分別為 UN、 U1、 U2、 U3的情的情況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點況下，可以分別得到穩(wěn)定工作點a、b、c和和d，對應的轉速為，對應的轉速為na、 nb、 nc、 nd。即改變電樞電壓。即改變電樞電壓可以達到調速的目的?？梢赃_到調速的目的。 TKKRRKUn2meadae 3改變電動機主磁通改變電動機主磁通 如圖所示曲線為改變電動機主磁通如圖所示曲線為改變電動機主磁通 調速的特性：調速的特性： 從特性可看出，在一定的負載功率從特性可看出，在一定的負載功率PL下，不同的主磁通下，不同的主磁通 N、 1、 2、 ，可以得到不同的轉速可以得到不同的轉速n

5、a、 nb、 nc。即改變主磁通即改變主磁通 可以達到調可以達到調速的目的。速的目的。TKKRRKUn2meadae 4直流電動機的調速直流電動機的調速一、三相異步電動機的調速方法一、三相異步電動機的調速方法 NmaxstmaxmmTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 2202222202002002260 如在一定負載下，欲得到不同的轉速，如在一定負載下，欲得到不同的轉速，可以由改變可以由改變Tmax、Sm、p 和和f 四個參數入手，四個參數入手，則相應地有如下幾種調速方法。則相應地有如下幾種調速方法。1、調壓調速、調壓調速 改變電源電壓時的人為機械特性如圖改變電源電壓時的人為機械特性

6、如圖所示：所示：2、 轉子電路串電阻調速轉子電路串電阻調速 原理接線圖和機械特性如圖所示：原理接線圖和機械特性如圖所示： 原理接線圖機械特性3、 改變磁極對數調速改變磁極對數調速 根據根據n0=60f/p可知：同步轉速可知：同步轉速n0與磁極對數與磁極對數p成反比，故可改成反比，故可改變磁極對數變磁極對數p即可改變電動機的轉速。常見的接線方法有以即可改變電動機的轉速。常見的接線方法有以下兩種：下兩種：4、變頻調速、變頻調速 改變定子電源頻率時的人為機械特性如圖所示：改變定子電源頻率時的人為機械特性如圖所示： 異步電動機的轉異步電動機的轉速正比于定子電源的速正比于定子電源的頻率頻率f，若連續(xù)地調

7、節(jié)，若連續(xù)地調節(jié)定子電源頻率，即可定子電源頻率，即可實現連續(xù)地改變電動實現連續(xù)地改變電動機的轉速。機的轉速。變變 頻頻 基基 礎礎 培培 訓訓 - 電氣傳動基礎知識電氣傳動基礎知識1 以交流（直流）電動機為動力拖動各種生產機械的系統(tǒng)我們稱之為交流（直流） 電氣傳動系統(tǒng)，也稱交流（直流）電氣拖動系統(tǒng)終端機械風機、泵等交流電源輸入直流調速裝置皮帶輪、齒輪箱等交流調速裝置中間傳動機構執(zhí)行機構交流電機直流輸出直流電機交流輸出構成構成定義定義變頻器變頻器變變 頻頻 基基 礎礎 培培 訓訓 - 電氣傳動基礎知識電氣傳動基礎知識2 根據設備和工藝的要求通過改變電動機速度或輸出轉矩改變終端設備的速度或輸出轉矩

8、。意義意義附注：并不是所有的設備使用電氣傳動裝置后都可以節(jié)能變頻目的變頻目的變變 頻頻 基基 礎礎 培培 訓訓 - 電氣傳動基礎知識電氣傳動基礎知識3加減速時間和電機轉矩、負載轉矩以及系統(tǒng)慣量有關加減速時間和電機轉矩、負載轉矩以及系統(tǒng)慣量有關電力傳動系統(tǒng)運動方程式：電力傳動系統(tǒng)運動方程式： T電機轉矩T負載轉矩加速運行 T電機轉矩SPWM波OutOut2 2） SPWMSPWM波波用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波？若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。OutSPWM波Out如何用一系列等幅不等寬的脈沖等幅不等寬的脈沖來代替

9、一個正弦半波OutOwtUd-Ud 對于正弦波的負半周，采取同樣的方法，得到PWM波形，因此正弦波一個完整周期的等效PWM波為：OwtUd-Ud 根據面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，而且這種方式在實際應用中更為廣泛。等等幅幅PWM波波 不等幅不等幅PWM波波OwtUd-UdUot3 3）PWMPWM波波PWM波可等效的各種波形直流斬波電路 直流波形SPWM波 正弦波形等效成其他所需波形，如:l 所需波形 l 等效的PWM波0s5m s10m s15m s20m s25m s30m s-20V0V20V 目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術。 逆變電路是PWM控制技術最為重

10、要的應用場合。 PWM逆變電路也可分為電壓型電壓型和電流型電流型兩種，目前實用的PWM逆變電路幾乎都是電壓型電路。PWMPWM逆變電路及其控制方法逆變電路及其控制方法 計算法的概念計算法的概念 ：根據正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數，準確計算根據正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數，準確計算PWMPWM波各脈沖寬度和間隔波各脈沖寬度和間隔，據此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到所需，據此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到所需PWMPWM波形。波形。當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化。當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化。 調制法調制法 ：通常采用等腰三角波或鋸齒波作為

11、載波；通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波；與任一平緩變化的與任一平緩變化的調制信號波調制信號波相交，在相交，在交點控制器件通斷，就得寬度正比于信號波幅值的脈沖，符合交點控制器件通斷，就得寬度正比于信號波幅值的脈沖，符合PWM的要求。的要求。調制信號波為正調制信號波為正弦波時，得到的弦波時，得到的就是就是SPWM波波信號波載波圖6-4調制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoRLuruc計算法和調制法計算法和調制法等腰三角波或鋸齒波等腰三角波上任一點的水平寬度和高度成線性關系，且左右對稱，當它與任何一個平緩變化的調制信號波相交時，如在交點時刻對電路中開關器件的通斷進行控制，就可得

12、到寬度正比于信號波幅值的脈沖把希望輸出的波形作為調制信號，把接受調制的信號作為載波，通過信號波得調制得到所期望的PWM波形圖6-5urucuOwtOwtuouofuoUd-Udt 調制信號ur為正弦波，載波uc在ur的正半周為正極性的三角波，在負半周為負極性的三角波t 在ur和uc的交點時刻控制IGBT的通斷t ur正半周，V1保持通，V2保持斷 當uruc時使V4通，V3斷，uo=Ud當uruc時使V4斷，V3通，uo=0 單極性單極性PWM控制方式控制方式（單相橋逆變）（單相橋逆變）t Ur負半周，V1保持斷，V2保持通 當uruc時使V3斷，V4通， uo=0單極性單極性PWM控制方式控

13、制方式Ur半個周期內三角波載波只在正極性或負極性一種極性范圍內變化，所得PWM波形的控制方法表示uo的基波分量信號波載波圖6-4調制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoRLuruc圖6-6urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud雙極性雙極性PWM控制方式控制方式（單相橋逆變）（單相橋逆變）雙極性雙極性PWM控制方式控制方式在ur的的半個周期內，三角波載波有正有負，所得PWM波也有正有負l 在在ur一個周期內一個周期內,輸出輸出PWM波只有波只有Ud兩種電平兩種電平l 同樣在調制信號同樣在調制信號ur和載波信號和載波信號uc的交點時刻控制的交點時刻控制哥開關器件的通斷哥開

14、關器件的通斷l(xiāng) ur正負半周，對各開關器件的控制規(guī)律相同正負半周，對各開關器件的控制規(guī)律相同l 當當ur uc時，給時，給V V1 1和和V V4 4導通信號，導通信號，給給V V2 2和和V V3 3關斷信號關斷信號 如如io o0，則，則V V1 1和和V V4 4通，通， 如如io0，VDVD1 1和和VDVD4 4通，通， 不管哪種情況不管哪種情況uo=Udl當當uruc時，給時，給V2和和V3導通信號，給導通信號，給V1和和V4關斷信號關斷信號 如如io0，VD2和和VD3通，通， 不管哪種情況不管哪種情況uo=-Ud信號波載波圖6-4調制電路Ud+V1V2V3V4VD1VD2VD3

15、VD4uoRLuruc圖 雙極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud圖 單極性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud 對照上述兩圖可以看出，單相橋式電路既可采取單極性調制，也可采用雙極性調制，由于對開關器件通斷控制的規(guī)律不同，它們的輸出波形也有較大的差別。圖6-8ucurUurVurWuuUNuVNuWNuUNuUVUd-UdOwtOOOOOwtwtwtwtwt2Ud2Ud2Ud2Ud2Ud3Ud32Udl uUN、uVN和uWN的PWM波形只有Ud/2兩種電平l 線電壓波形uUV的波形可由uUN-uVN得出當1和6通時，uUV=Ud 當3

16、和4通時，uUV=Ud當1和3或4和6通時，uUV=0l 逆變器輸出線電壓PWM波由Ud和0三種電平構成l 負載向電壓uUN可由下式求得l 負載相電壓PWM波由(2/3)Ud、(1/3)Ud和0共5種電平組成3WNVNUNUNUNuuuuu同一相上下兩臂的驅動信號互補，為防止上下臂直通而造成短路，在上下兩臂切換時留一小段上下臂都施加關斷信號的死區(qū)時間死區(qū)時間的長短主要由功率開關器件的關斷時間決定死區(qū)時間會給輸出的PWM波帶來影響，使其稍稍偏離正弦波根據載波和信號波是否同步及載波比的變化情況，PWM調制方式分為異步調制異步調制和同步調制同步調制。通常保持fc固定不變，當fr變化時，載波比N是變化

17、的在信號波的半周期內，PWM波的脈沖個數不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內前后1/4周期的脈沖也不對稱當fr較低時，N較大，一周期內脈沖數較多，脈沖不對稱產生的不利影響都較小當fr增高時，N減小，一周期內的脈沖數減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大載波比載波比載波頻率fc與調制信號頻率fr之比，N= fc / fr1） 異步調制異步調制載波信號和調制信號不同步的調制方式2） 同步調制同步調制載波信號和調制信號保持同步的調制方式，當變頻時使載波與信號波保持同步，即N等于常數。ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2Ud2Ud同步調制三相PWM波形基本同步調制

18、方式，fr變化時N不變，信號波一周期內輸出脈沖數固定。三相電路中公用一個三角波載波，且取N為3的整數倍，使三相輸出對稱。為使一相的PWM波正負半周鏡對稱，N應取奇數。fr很低時，fc也很低，由調制帶來的諧波不易濾除。fr很高時，fc會過高，使開關器件難以承受。3）分段同步調制分段同步調制異步調制和同步調制的綜合應用。把整個fr范圍劃分成若干個頻段，每個頻段內保持N恒定，不同頻段的N不同。在fr高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過高；在fr低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過低。00.40.81.21.62.02.410203040506070802011479969453321圖6-11f

19、r /Hzfc /kHz為防止fc在切換點附近來回跳動，采用滯后切換的方法。同步調制比異步調制復雜，但用微機控制時容易實現。可在低頻輸出時采用異步調制方式，高頻輸出時切換到同步調制方式，這樣把兩者的優(yōu)點結合起來，和分段同步方式效果接近。自然采樣法按照SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自然交點時刻控制功率開關的通斷，這種生成SPWM波形的方法規(guī)則采樣法工程實用方法，效果接近自然采樣法，計算量比自然采樣法小得多規(guī)則采樣法規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法原理原理ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d圖6-12 規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法計算公式推導正弦調制信號波taursinrw三

20、角波一周期內，脈沖兩邊間隙寬度)sin1 (421DrcctaTTwdda稱為調制度調制度，0a1；wr為信號波角頻率從圖得,2/22/sin1cDrTtadw)sin1(2DrctaTwd ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d 規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法：規(guī)則采樣法：taurrw wsin 222sin1CDrTta d dw w)sin1(2DrCtaTw wd d DTCuruC)sin1(4)(21DrCCtaTTw wd dd d tD三角波一周期內，脈沖兩邊間隙三角波一周期內，脈沖兩邊間隙寬度寬度為為設正弦調制信號波為設正弦調制信號波為脈沖寬度為：脈沖寬度為：

21、單極性單極性SPWM控控制制雙極性雙極性SPWM控控制制異步調制和同步調制異步調制和同步調制載波比載波比載波頻率載波頻率fc與調制信號頻率與調制信號頻率fr之比，之比，N= fc / fr 。異步調制異步調制載波信號和調制信號不同步的調制方式。通常保持載波信號和調制信號不同步的調制方式。通常保持f fc c固定不變，固定不變，當當f fr r變化時，載波比變化時，載波比N N是變化的。是變化的。 特點特點：在信號波的半周期內，：在信號波的半周期內，PWM波的脈沖個數不固定，相位也不固定，正負半波的脈沖個數不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內前后周期的脈沖不對稱，半周期內前后1

22、/4周期的脈沖也不對稱。周期的脈沖也不對稱。當當fr較低時，較低時，N較大，一周期內脈沖數較多，脈沖不對稱產生的不利影響都較小。較大，一周期內脈沖數較多，脈沖不對稱產生的不利影響都較小。當當fr增高時，增高時，N減小，一周期內的脈沖數減少，減小，一周期內的脈沖數減少，PWM脈沖不對稱的影響就變大。脈沖不對稱的影響就變大。同步調制同步調制N等于常數，并在變頻時使載波和信號波保持同步等于常數，并在變頻時使載波和信號波保持同步 ?；就秸{制基本同步調制方式，方式，fr變化時變化時N不變，信號波一周期內輸出脈沖數固定不變，信號波一周期內輸出脈沖數固定 特點特點：fr很低時，很低時，fc也很低，由調制

23、帶來的諧波不易濾除。也很低，由調制帶來的諧波不易濾除。 fr很高時，很高時，fc會過高，使開關器件難以承受。會過高，使開關器件難以承受。 改善：采用分段同步調制。把逆變電路的輸出頻率范圍劃分為若干個頻段改善：采用分段同步調制。把逆變電路的輸出頻率范圍劃分為若干個頻段，每個頻段內都保持載波比，每個頻段內都保持載波比N為恒定，不同頻段的載波比不同。為恒定，不同頻段的載波比不同。1111UEI Z 根據上式可以將上圖中曲線1所描述的變頻調速控制原則曲線改畫成曲線2所示，采用U1代替電動勢E1，而電壓U1易于檢測和控制 為了控制方便，采用曲線3代替曲線2，曲線3所表達的控制原則描述如下 當頻率低于額定

24、頻率時，即f1 flN 時，應保持U1/f1=C 當頻率高于額定頻率時，即f1f1N時，應保持U1=U1N不變。nnnn六、和直流拖動系統(tǒng)比較同步電機的基本工作原理與結構同步電機的基本結構以汽輪發(fā)電機為例以汽輪發(fā)電機為例: :定子鐵心：硅鋼片疊成。定子鐵心：硅鋼片疊成。機座：鋼板焊接面成，有足夠的強度和鋼度。機座：鋼板焊接面成，有足夠的強度和鋼度。電樞繞組：三相對稱繞組電樞繞組：三相對稱繞組銅線制成銅線制成定子定子( (電樞電樞) )轉子鐵心：采用整塊的含鉻、鎳和鉬的合金鋼鍛成轉子鐵心：采用整塊的含鉻、鎳和鉬的合金鋼鍛成護環(huán)：保護勵磁繞組受離心力時不甩出護環(huán)：保護勵磁繞組受離心力時不甩出勵磁繞

25、組：銅線制成勵磁繞組：銅線制成滑環(huán)：引勵磁電流經電刷、滑環(huán)進入勵磁繞組滑環(huán)：引勵磁電流經電刷、滑環(huán)進入勵磁繞組中心環(huán)：支持護環(huán)，阻止勵磁繞組軸向移動中心環(huán)：支持護環(huán)，阻止勵磁繞組軸向移動轉子轉子機械端口機械端口轉子轉子定子繞組定子繞組定子鐵心定子鐵心電端口電端口ABC返回返回1 1、汽輪發(fā)電機結構、汽輪發(fā)電機結構 （1 1）定子鐵心）定子鐵心返回返回1 1、汽、汽輪發(fā)電輪發(fā)電機結構機結構返回2 2、水輪發(fā)電機結構、水輪發(fā)電機結構(1)(1)立式水輪發(fā)電機立式水輪發(fā)電機(2)(2)臥式水輪發(fā)電機臥式水輪發(fā)電機2 2、水輪發(fā)電機結構、水輪發(fā)電機結構轉子結構轉子結構10000kW10000kW水輪機

26、轉子水輪機轉子 引進引進600MW汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機國產國產300MW汽輪發(fā)電機汽輪發(fā)電機國產國產200MW汽輪發(fā)電機定子汽輪發(fā)電機定子國產國產200MW汽輪發(fā)電機定子鐵心汽輪發(fā)電機定子鐵心現場運行的水輪發(fā)電機現場運行的水輪發(fā)電機同步電機的基本工作原理與結構同步電機的基本工作原理與分類大小大小：01104 44wE.fN k 頻率頻率：60pnf 勵磁繞組通入直流電流后建立恒定磁勵磁繞組通入直流電流后建立恒定磁場，原動機拖動轉子以轉速場，原動機拖動轉子以轉速 旋轉時，其旋轉時，其磁場切割定子繞組而感應交流電動勢磁場切割定子繞組而感應交流電動勢 . . n0E相序相序：由轉子的轉向決定。：由轉

27、子的轉向決定。波形波形：由：由 可知，波形可知，波形取決于取決于 的空間分布。的空間分布。( x )eBlv ( x )B按按運行運行方式，同步電機分發(fā)電機、電動機和調相機。方式，同步電機分發(fā)電機、電動機和調相機。按按結構結構型式，同步電機分旋轉電樞式和旋轉磁極式。型式，同步電機分旋轉電樞式和旋轉磁極式。旋轉磁極式同步電機按磁極形狀，又分隱極式和凸極式兩種。旋轉磁極式同步電機按磁極形狀，又分隱極式和凸極式兩種。按原動機類別按原動機類別, ,同步電機分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和柴油同步電機分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和柴油發(fā)電機等。發(fā)電機等。汽輪發(fā)電機一般作成隱極式，現代汽輪發(fā)電機均為汽輪發(fā)電機一

28、般作成隱極式，現代汽輪發(fā)電機均為2 2極，轉速極，轉速為為30003000轉轉/ /分鐘，水輪發(fā)電機采用凸極式，極數多，轉速低。分鐘，水輪發(fā)電機采用凸極式，極數多，轉速低。同步電動機、柴油發(fā)電機和調相機一般作成凸極式。同步電動機、柴油發(fā)電機和調相機一般作成凸極式。同步電機的額定值對同步發(fā)電機額定值之間關系為：對同步發(fā)電機額定值之間關系為：3NNNNNNPScosU Icos )(kVUN額定電壓額定運行時加在額定運行時加在三相定子繞組上三相定子繞組上的線電壓。的線電壓。NNPS 額定功率額定容量 指電機額定運行時，輸出功率的保證值。同步發(fā)電機是指輸指電機額定運行時，輸出功率的保證值。同步發(fā)電機

29、是指輸出的額定視在功率或有功功率，單位是出的額定視在功率或有功功率，單位是KVAKVA或或KWKW。電動機額定容。電動機額定容量是指額定條件下轉軸上輸出的機械功率，單位是量是指額定條件下轉軸上輸出的機械功率，單位是KWKW。調相機用。調相機用KVAKVA或或KvarKvar表示。表示。)(AIN額定電流在額定運行狀在額定運行狀態(tài)下三相定子態(tài)下三相定子繞組的線電流繞組的線電流.fNfNNNNUInf額定勵磁電壓額定勵磁電流額定轉速額定效率額定頻率額定功率因數Ncos 為方便理解我們先從為方便理解我們先從BLDCBLDC電機電機120120度直流度直流方波控制來講解方波控制來講解電機的基本工作原理

30、，而電機的基本工作原理，而180180度控制原理則是在度控制原理則是在120120度方波控度方波控制的基礎上加入制的基礎上加入正弦變化控制正弦變化控制。換言之，針對電機最優(yōu)的控。換言之，針對電機最優(yōu)的控制，要看電機的反電動勢是方波還是正弦波。方波或梯形波制，要看電機的反電動勢是方波還是正弦波。方波或梯形波的按直流控制，正弦波的按正弦變化控制。的按直流控制，正弦波的按正弦變化控制。 無刷直流無刷直流（BLDCBLDC）電機的基本旋轉需依靠轉子位置傳感電機的基本旋轉需依靠轉子位置傳感器檢測的位置信息，然后經過電子換相電路來驅動控制同電器檢測的位置信息，然后經過電子換相電路來驅動控制同電樞繞組相連接

31、的各個功率開關器件的關斷或導通，從而起到樞繞組相連接的各個功率開關器件的關斷或導通，從而起到控制繞組的通電狀態(tài)，并在定子上產生一個連續(xù)的旋轉磁場，控制繞組的通電狀態(tài)，并在定子上產生一個連續(xù)的旋轉磁場，以拖動轉子跟著旋轉。隨著轉子的不斷旋轉，傳感器信號被以拖動轉子跟著旋轉。隨著轉子的不斷旋轉，傳感器信號被不斷的反饋給芯片，主芯片據此來改變電樞繞組的通電狀態(tài)，不斷的反饋給芯片，主芯片據此來改變電樞繞組的通電狀態(tài)，使得在每磁極下的繞組中的電流方向相同。因此可以產生恒使得在每磁極下的繞組中的電流方向相同。因此可以產生恒定轉矩，并使定轉矩，并使BLDCBLDC電機連續(xù)旋轉運行起來。電機連續(xù)旋轉運行起來。

32、 所謂的120度變頻控制，其實是采取兩兩導通方式的控制策略。所謂兩兩導通方式指每一時刻僅有兩個功率管導通，每1/6周期，開關管換相一次，而每次換相也即PWM調制一個功率管。，按此調制通斷即可產生連續(xù)的旋轉電樞磁勢，從而使電機運轉。注意這里對120度變頻來講，每一步的PWM的占空比是固定不變的，從而產生直流方波。這種控制方式的特點，簡單方便，容易掌握。而而180180度變頻度變頻則不僅每則不僅每1/61/6周期的周期的PWMPWM占空比不同，而且每一個占空比不同，而且每一個PWMPWM脈沖的占空比都在調整中，并在每個電周期內脈沖的占空比都在調整中，并在每個電周期內使電壓按照正弦規(guī)律變化，對矢量變

33、頻來講使能電使電壓按照正弦規(guī)律變化，對矢量變頻來講使能電流或磁通按照正弦規(guī)律周期變化控制。流或磁通按照正弦規(guī)律周期變化控制。 電樞反應電樞反應空載時，同步電機氣隙中僅有轉子磁勢存在。而帶負載后，除轉子磁勢之外，還有定子三相電流產生的電樞磁動勢。電樞磁動勢的存在，會使氣隙中磁場的位置和大小發(fā)生畸變，這種電樞磁勢影響主磁極磁場的現象我們稱之為電樞反應。電樞反應除了能使氣隙磁場產生畸變之外，還會關系到機電能量轉換，還有增磁或去磁作用，這對電機的運行性能會產生很大的影響。該反應的性質取決于，主磁場與電樞磁勢在空間上的相對位置，分析表明該位置與負載電流Ia和激磁電動勢E0之間的相位差有關，下面將根據它們

34、之間的相位關系分別進行分析。 同相位時的電樞反應與矢量相加后為氣隙合成磁動勢，另外，習慣上用d（直軸）來表示轉子磁極軸線，用q（交軸）來表示N，S極之間的中線。這樣因為交軸磁勢的存在，會使合成磁勢軸線的位置發(fā)生位移，并且幅值也發(fā)生一定的變化。 顯然從圖中可看出電樞磁勢的方向與氣顯然從圖中可看出電樞磁勢的方向與氣隙磁勢的方向相反，電樞反應是去磁效果的。隙磁勢的方向相反，電樞反應是去磁效果的。圖圖3.6 =903.6 =90時的電樞反應時的電樞反應圖359 新型的永磁同步電機轉子結構a)鐵氧體 b)稀土永磁體、內轉子 c) 稀土永磁體、外轉子(1) (1) 省去了把旋轉運動轉換為直線運動的中間轉換

35、省去了把旋轉運動轉換為直線運動的中間轉換機構，節(jié)約了成本，縮小了體積。機構，節(jié)約了成本，縮小了體積。(2) (2) 不存在中間傳動機構的慣量和阻力的影響，直不存在中間傳動機構的慣量和阻力的影響，直線電動機直接傳動反應速度快，靈敏度高，隨動性線電動機直接傳動反應速度快，靈敏度高，隨動性好，準確度高。好，準確度高。(3) (3) 直線電動機容易密封，不怕污染，適應性強。直線電動機容易密封，不怕污染，適應性強。由于電機本身結構簡單，又可做到無接觸運行，因由于電機本身結構簡單，又可做到無接觸運行，因此容易密封，可在有毒氣體、核輻射和液態(tài)物質中此容易密封，可在有毒氣體、核輻射和液態(tài)物質中使用。使用。直線

36、電動機傳動的特點直線電動機傳動的特點(4) (4) 直線電機散熱條件好，溫升低，因此線負荷和直線電機散熱條件好，溫升低，因此線負荷和電流密度可以取得較高，可提高電機的容量定額。電流密度可以取得較高，可提高電機的容量定額。(5) (5) 裝配靈活性大，往往可以將電機與其他機件合裝配靈活性大，往往可以將電機與其他機件合成一體。成一體。(6) (6) 某些特殊結構的直線電動機也存在一些缺點，某些特殊結構的直線電動機也存在一些缺點，如大氣隙導致功率因數和效率降低，存在單邊磁拉如大氣隙導致功率因數和效率降低，存在單邊磁拉力等等。力等等。直線電動機傳動的特點直線電動機傳動的特點平板形直線電動機結構、原理圖

37、 直線電機的結構直線電機的結構從旋轉電動機到直線電機的演化從旋轉電動機到直線電機的演化 旋轉電動機的定子和轉子分旋轉電動機的定子和轉子分別對應直線電動機的初級和別對應直線電動機的初級和次級次級 單邊型直線電動機單邊型直線電動機 短初級短初級 短次級短次級 雙邊型直線電動機雙邊型直線電動機 短次級短次級短初級短初級從旋轉電動機到圓筒式直線電動機的演化從旋轉電動機到圓筒式直線電動機的演化 圓筒式結構圓筒式結構 圓弧式直線電動機圓弧式直線電動機 圓盤式直線電動機圓盤式直線電動機2. 2. 直線感應電動機的基本原理直線感應電動機的基本原理 行波磁場行波磁場 在初級的多相繞組中通入多相電流后，也會產生一

38、個氣隙在初級的多相繞組中通入多相電流后，也會產生一個氣隙基波磁場，但是這個磁場的磁通密度波基波磁場，但是這個磁場的磁通密度波B Bd d 是直線移動的，是直線移動的，故稱為行波磁場。故稱為行波磁場。 如電機極距為如電機極距為 ，電源頻率為，電源頻率為f，磁場移動速度為磁場移動速度為2svfssvvvs)1 (2)1 (sfvsvs次級速度為次級速度為v ，則則滑差率為滑差率為 次級移動速度次級移動速度直線感應電動機的結構特點直線感應電動機的結構特點 直線電機的初級相當于旋轉電機的定子。初級鐵心直線電機的初級相當于旋轉電機的定子。初級鐵心也是由硅鋼片疊成的，也是由硅鋼片疊成的，面開有槽，三相面開

39、有槽，三相( (或單相或單相) )繞組嵌置于槽內。繞組嵌置于槽內。 1. 初級初級1)1)扁平式初級結構扁平式初級結構2)2)圓筒式初級圓筒式初級: :一般由用一般由用硅鋼加工成具有凹槽的硅鋼加工成具有凹槽的圓環(huán)組成，裝配時四周圓環(huán)組成，裝配時四周用螺栓拉緊。用螺栓拉緊。 2. 2. 次級次級 一般是在鋼板上一般是在鋼板上開槽，在槽中嵌入銅條開槽，在槽中嵌入銅條( (或或鑄鋁鑄鋁) )，然后用銅帶在兩端，然后用銅帶在兩端短接而成。短接而成。 鋼既起導磁作用，又起導電作用鋼既起導磁作用，又起導電作用. .由于鋼的電阻率較大，故鋼次級直線電機的電磁性能由于鋼的電阻率較大，故鋼次級直線電機的電磁性能

40、較差，且法向吸力也大較差，且法向吸力也大( (約為推力的約為推力的1010倍左右倍左右) )。1）扁平型直線電機）扁平型直線電機鋼板上復合一層銅板鋼板上復合一層銅板( (或鋁板或鋁板) )。圓筒式直線電機，次級一般是厚壁鋼管，為了提圓筒式直線電機，次級一般是厚壁鋼管，為了提高單位體積所產生的起動推力，可以高單位體積所產生的起動推力，可以在鋼管外圓在鋼管外圓覆蓋一層覆蓋一層12mm2mm厚的銅管或鋁管，成為復合次級厚的銅管或鋁管，成為復合次級，或者或者在鋼管上嵌置銅環(huán)或澆鑄鋁環(huán)，成為類似于在鋼管上嵌置銅環(huán)或澆鑄鋁環(huán)，成為類似于籠型的次級籠型的次級。 2）圓筒型直線電機）圓筒型直線電機嵌置銅環(huán)或鋁

41、環(huán)的圓筒式次級嵌置銅環(huán)或鋁環(huán)的圓筒式次級 氣隙大，功率因數低氣隙大，功率因數低3. 氣隙氣隙 直線電機的氣隙相對于旋轉電機的氣隙要大得多，直線電機的氣隙相對于旋轉電機的氣隙要大得多，主主要是為了保證在長距離運動中，初級與次級之間不致要是為了保證在長距離運動中，初級與次級之間不致摩擦。摩擦。因為銅或鋁均屬非磁性材因為銅或鋁均屬非磁性材料，其導磁性能和空氣相同，故：料，其導磁性能和空氣相同，故：電磁氣隙電磁氣隙= =機械氣隙機械氣隙( (單純的空氣隙單純的空氣隙) )+ +銅板或鋁板厚度銅板或鋁板厚度直線電機軌道交通直線電機軌道交通一、直線電機輪軌交通一、直線電機輪軌交通二、磁懸浮軌道交通二、磁懸浮軌道交通一一 直線電機輪軌交