同步电动机变频调速系统的分类优化

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：多机联动时因为难于采取转速闭环控制，存在同步电动机的失步和振荡问题，不能要求转速调节的快速性，只能缓慢调节频率，逐步调节转速。由于是位置编码器和变频器代替了直流电动机的电刷和换向器，因此自控式同步电动机也称为直流无刷电动机或无换向器电动机。图6.1 1自控式同步电动机调速系统

同步电动机变频调速系统的组成和控制方式很多，原则上各种电力电子变频器都可以用于同步电动机变频调速，这些电力电子变频器可分为交-交和交-直-交两类，所用电力电子元器件可以是可关断器件（IGBT、GTO、IGCT）和晶闸管等。从变频器频率的控制方式上调速系统常分为他控和自控两种。

图6.10 同步电动机群控

1.他控式变频同步电动机调速系统

他控式系统中，变频器一般采用可关断电力电子器件，可以独立控制变频器的输出频率和电压，如IGBT-SPWM调制的逆变器，调节调制波的频率和幅值，就可以调节逆变器输出频率和电压。他控式变频同步电动机调速系统可以用于单机控制或多机群控，单机时采取转速闭环控制，可以提高电动机的调速性能；多机群控（见图6.10）是用一台变频器同时给多台同步电动机供电，使多台电动机以一致的转速工作。多机联动时因为难于采取转速闭环控制，存在同步电动机的失步和振荡问题，不能要求转速调节的快速性，只能缓慢调节频率，逐步调节转速。多机群控常用于化工、纺织、造纸等需要多机联动的机械中。

2.自控式变频同步电动机调速系统

自控式变频同步电动机调速系统是指变频器输出频率受同步电动机转子位置控制的系统，它通过转子轴上连接的位置编码器（BQ）输出信号来控制变频器的输出频率（见图6.11），使变频器输出频率与转速严格保持同步，因此自控式同步电动机变频调速系统没有一般同步电动机的失步和振荡问题。自控式同步电动机与直流电动机比较，它们的原理相似，仅在结构上励磁和电枢互换了位置，直流电动机是使用机械式换向器将直流电变换为电枢的交流电，而自控式同步电动机是用位置编码器和变频器为电枢提供交流电。由于是位置编码器和变频器代替了直流电动机的电刷和换向器，因此自控式同步电动机也称为直流无刷电动机或无换向器电动机。自控式同步电动机没有电刷也没有换向的火花，并且没有失步和振荡问题，而且因为频率是自动控制的，调压就能调速，所以使用方便，维护简单。自控式同步电动机应用很多，其中采用永久磁铁的矩形波永磁同步电动机（也称直流无刷电动机）常用于中小功率调速系统，采用晶闸管器件的无换向器电动机通常为大功率的同步电动机，调速成本和经济性较好。

下面首先介绍同步电动机的数学模型，然后依次介绍可控励磁同步电动机和永磁同步电动机的控制。

图6.1 1自控式同步电动机调速系统

同步电动机变频调速系统的分类优化

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