講稿-高性能調(diào)速2課件

1、同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)概述概述 A. 同步機(jī)類型： 勵(lì)磁同步機(jī)；永磁同步機(jī)；開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。 B. 同步機(jī)的它控與自控 它控 頻率由外部給定，存在失步危險(xiǎn)，動(dòng) 態(tài)性能非常差。 自控 由轉(zhuǎn)子位置控制頻率，無(wú)失步危險(xiǎn)， 動(dòng)態(tài)性能好。矢量控制屬自控。同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng) C. 勵(lì)磁同步機(jī)與異步機(jī)比較 異步結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有電刷、滑環(huán)和勵(lì)磁繞組 異步機(jī)氣隙小，不適合低速大容量場(chǎng)合 弱磁后異步機(jī)最大轉(zhuǎn)矩平方減小，不適合2倍以上恒功率調(diào)速場(chǎng)合 大型異步機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)大，調(diào)磁過(guò)程慢，不適合用于快速調(diào)磁場(chǎng)合 同步機(jī)效率高，功率因數(shù)高，逆變器容量小，但多一套勵(lì)磁裝置 同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)比

2、異步機(jī)麻煩同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)2. 永磁同步機(jī)的矢量控制系統(tǒng)永磁同步機(jī)的矢量控制系統(tǒng) 兩種永磁同步機(jī)： 正弦波磁場(chǎng)永磁機(jī)，正弦波定子電流； 梯形波磁場(chǎng)永磁機(jī) (直流無(wú)刷電機(jī))，方 波定子電流，也可正弦波定子電流。 矢量控制的特點(diǎn)-通常按轉(zhuǎn)子位置定向， 也可按合成磁鏈位置定向。同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)永磁同步機(jī)按轉(zhuǎn)子位置定向矢量控制 用轉(zhuǎn)子位置信號(hào)l控制定子電流向量 旋轉(zhuǎn)，使其保持與轉(zhuǎn)子位置軸(d軸)垂直。 轉(zhuǎn)矩與定子電流幅值及其q軸分量( )成比例。si0dsiqssii qsmpsmprsrmdrrsiKiKFKTconstFsin.90同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢

3、量控制系統(tǒng)控制框圖UMOLIDLIQVD1VD2*sqi0*sdisdisqisqusdu+udsuNRsi*squsdusdusqu同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)問(wèn)題1 隨負(fù)載增加，磁鏈和定子電壓加大，功率因數(shù)降低。 由于永磁體磁勢(shì)很強(qiáng) 實(shí)際上功率因數(shù)下降 不多。問(wèn)題2 弱磁控制，令 表面式永磁機(jī)弱不了磁， 內(nèi)置式同步機(jī)可以弱磁。 dqssdiLsufrjqsxirffisiAssiRsrFF 0dsi同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)3. 勵(lì)磁同步機(jī)的矢量控制勵(lì)磁同步機(jī)的矢量控制系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn)：特點(diǎn)：與永磁機(jī)不同，不存在 ，若仍按轉(zhuǎn)子位置定向，加載后磁鏈和定子電壓加大、功率因數(shù)下降嚴(yán)

4、重，需改用按合成磁鏈Y Y定向，加載時(shí)適當(dāng)增大勵(lì)磁電流矢量 的幅值和它與定子電流矢量 間的夾角，維持Y Y值恒定，功率因數(shù)=1。srFF eisi同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)B. 與異步機(jī)矢量控制的相同和不同： 異步機(jī)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向可以實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩解耦，同步機(jī)不存在這關(guān)系，所以按氣隙磁鏈定向。 異步機(jī)磁路對(duì)稱，可以定義轉(zhuǎn)子任何方向?yàn)閐軸，不需要轉(zhuǎn)子位置d軸定位，同步機(jī)d軸固定為勵(lì)磁繞組軸線，需要d軸定位。 同步機(jī)功率因數(shù)可以通過(guò)勵(lì)磁控制(在矢量控制系統(tǒng)中增加動(dòng)率因數(shù)控制環(huán)節(jié)) ，維持其在任何負(fù)載下都等于1 ，變頻器容量最小，異步機(jī)功率因數(shù)不可控，變頻器容量增加10-20。 兩種電機(jī)矢

5、量控制系統(tǒng)中的定子電流控制部分相同，電壓模型也相同，只是計(jì)算公式中的漏感值不同，同步機(jī)用定子漏感，異步機(jī)用定轉(zhuǎn)子全漏感。 兩種系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制部分完全相同。同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩、磁鏈公式轉(zhuǎn)矩、磁鏈公式式中： -主電感， -阻尼繞組引入的時(shí)間常數(shù)， 和 -勵(lì)磁電流和定子電流磁化分量，控制磁鏈， -定子電流力矩分量，控制轉(zhuǎn)矩。其中 由期望的電機(jī)功率因數(shù)角 和定子電流轉(zhuǎn)矩分量 決定。smsxcscsmdiKFFKT2sinYisTLDh01Yseiii11hL0DTseii11 si2 si1esi2 同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制原理：控制原理：輸入量： -來(lái)自速度調(diào)節(jié)

6、器 - -來(lái)自磁鏈設(shè)定環(huán)節(jié) -期望的功率因數(shù)角步驟： 第1步 第2步 (最小 限制) 第3步 dT)(Y ie*2YdsTiYsssesiiLi221)(tan*1si22212211eeeseseiiiiiiii同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng) 第4步 把 和 送至定子電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié) 矢量迴轉(zhuǎn)所需之磁鏈位置角信號(hào) 來(lái)自電機(jī)模型，前饋中的漏 感值用 。 第5步 把 送至勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)(晶閘管整流裝置)*1si*2si*eissL同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)的電機(jī)模型 同步機(jī)電壓模型同異步和電壓模型，漏感值用 。 同步機(jī)電流模型 先算負(fù)載角，再算磁鏈位置角 ( l-轉(zhuǎn)子位置角，

7、可測(cè)量) sLlLseeLii)(sin*2*1i計(jì) 算1s*V D電 流模 型2 / 3電 流 控 制變 頻 器M SP AT Gn *ni*si1*si*2設(shè) 定n 調(diào) 節(jié)Td*m isie*eiei調(diào) 節(jié)einis*siR ,S ,TisR ,S ,Tc o s 實(shí)際的電流模型需考慮：XXhqhdl l 、Yssii21sei、d-q軸磁路不對(duì)稱： ；阻尼繞阻影響；磁化曲線非線性。輸入量：計(jì)算：A 定子、勵(lì)磁、磁化及阻尼電流矢量 磁路不對(duì)稱，需要在d-q坐標(biāo)系計(jì)算)()(eqsqqqhqqedsdddhddiiiiLiiiiLYY 隱極同步電動(dòng)機(jī)矢量圖凸極同步電動(dòng)機(jī)矢量圖考慮阻尼影響 q

8、DqhqqdDdhddisTLisTL0011YYB. 電流模型原理框圖 同步電動(dòng)機(jī)電流模型第一部分同步電動(dòng)機(jī)電流模型第二部分完整的同步電動(dòng)機(jī)電流模型電流模型復(fù)雜，參數(shù)多，精度受影響，用于低速5，兩個(gè)模型的過(guò)渡電路(4-8)同異步機(jī)系統(tǒng)。sinV DV Die*1i*eV AsincosLMLMsm i*i*1i*i1*eicossinLL*ei22*i1*12is*cossincoss*s*m idi*,Txhqqi*D q0m iqdV A,TxhdD d0m i同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)同步機(jī)d軸定位： 第1步 d軸初始定位 在定子投入工作前先建立勵(lì)磁，在定子三相繞組中感應(yīng)出3

9、個(gè)脈沖電壓，電壓模型根據(jù)此算出轉(zhuǎn)子d軸初始位置角，設(shè)到轉(zhuǎn)子位置計(jì)數(shù)器中，作為計(jì)數(shù)的初始值。 第2步 編碼器同步脈沖定位 在初始定位后僅靠電流環(huán)工作慢慢空轉(zhuǎn)電機(jī)，記錄編碼器同步脈沖來(lái)時(shí)轉(zhuǎn)子位置計(jì)數(shù)器中的數(shù)(同步脈沖位置角)，以后編碼器每轉(zhuǎn)一周，在同步脈沖來(lái)時(shí)都把計(jì)數(shù)器中原有的數(shù)清掉，重新設(shè)上該位置角，以防誤差積累。 )max(gNnn，YY磁鏈調(diào)節(jié)及弱磁控制 A. 開(kāi)環(huán)磁鏈設(shè)定N*nngm ax( n, n )g* ( n )(至 電 流 模 型 )nn0ng*N( n )*0nggm ax( n, n )B. 閉環(huán)磁鏈控制 (|n|8%) 基速以下-磁鏈閉環(huán)， 基速以上-電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電壓閉環(huán)，制動(dòng)狀態(tài)時(shí)電勢(shì)閉環(huán) 控 制投 入suN*ususS 1*N( , )bsua1ieis1S 2m ax( n , n )g最 小 值 選 擇調(diào)節(jié)器： 調(diào)節(jié)- P調(diào)節(jié)器，輸出加到定子電流調(diào)節(jié)環(huán)節(jié) 輸入端