講稿-高性能調(diào)速2課件

同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)概述

A.同步機(jī)類型：勵(lì)磁同步機(jī)；永磁同步機(jī)；開關(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)

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)比異步機(jī)麻煩同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)2.永磁同步機(jī)的矢量控制系統(tǒng)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)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。同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制框圖同步機(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。同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)3.勵(lì)磁同步機(jī)的矢量控制系統(tǒng)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)重，需改用按合成磁鏈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值恒定，功率因數(shù)=1。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)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。同步機(jī)矢量控制系統(tǒng)控制原理：輸入量：--來(lái)自速度調(diào)節(jié)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)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，可測(cè)量)

實(shí)際的電流模型需考慮：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

B.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%，電壓模型簡(jiǎn)單，參數(shù)少，通常精度高于電流模型，但低速精度差，用于高速>5％，兩個(gè)模型的過(guò)渡電路(4-8％)同異步機(jī)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。

磁鏈調(diào)節(jié)及弱磁控制

A.開環(huán)磁鏈設(shè)定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)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

調(diào)節(jié)--PI調(diào)節(jié)器，輸出送至電流模型