調(diào)速課件第三講

1、S E U課程主要內(nèi)容課程介紹電力拖動及電機驅(qū)動基礎(chǔ)無刷直流電機調(diào)速及控制技術(shù)永磁同步電機調(diào)速及控制技術(shù)感應電機調(diào)速及控制技術(shù)S E U無刷直流電機調(diào)速及控制技術(shù)1無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理2無刷直流電的位置傳感器3無刷直流電系統(tǒng)的驅(qū)動電路4無刷直流電控制系統(tǒng)及應用S E U無刷直流電機調(diào)速及控制技術(shù)1無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理2無刷直流電的位置傳感器3無刷直流電系統(tǒng)的驅(qū)動電路4無刷直流電控制系統(tǒng)及應用S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理有刷直流電的結(jié)構(gòu)S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理有刷直流電的工作原理圖S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理有刷直流電的電磁作用原理NM如何保證？

2、IaIbS轉(zhuǎn)子繞組中電流方向電刷：機械換流裝置。能否替代？增加機械換向機構(gòu)，使繞組電流的方向根據(jù)所處位置產(chǎn)生變化直流電機轉(zhuǎn)動的要素：轉(zhuǎn)子受到同一旋轉(zhuǎn)方向的持續(xù)轉(zhuǎn)矩S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電機的結(jié)構(gòu)ABCNSCBA電機的組成： 1、永磁體安放在轉(zhuǎn)子上2、繞組安放在定子上取消了機械式換向器無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電機的工作原理T rWLBAAAN018000SAAAAAA000AAA根據(jù)磁極位置改變電流方向根據(jù)磁極位置改變電流方向S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電機的工作原理繞組電流的控制原則：使轉(zhuǎn)子獲得持續(xù)的沿特定旋轉(zhuǎn)方向的電磁轉(zhuǎn)矩，以維持轉(zhuǎn)子的持

3、續(xù)旋轉(zhuǎn)磁極位置的獲取：通過檢測磁極位置，進而獲得最佳的電流控制邏輯增加:1.磁極位置傳感器2.電子換向電路無刷直流電機的繞組通電變化示意圖S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電系統(tǒng)：電本體功率開關(guān)+直流電源磁極位置傳感器電機本體功率開關(guān)-磁極位置傳感器電子換向電路電子換向電路驅(qū)動電路典型的系統(tǒng)電機無刷直流電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電以三相無刷直流電系統(tǒng)為例運行原理三相繞組在空間相差120度具有和三相交流電相同的結(jié)構(gòu)三相無刷直流電結(jié)構(gòu)S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電系統(tǒng)運行原理運行：定子繞組電流為控制方式：根據(jù)繞組通電形式的不同，有下面

4、兩種控制方式單相電流不可逆通電控制兩相電流可逆通電控制S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電單相通電方式任一時刻，只有一相繞組通電。且只通以單一方向電流,采用三相不可逆功率電路系統(tǒng)運行原理ABC0CBA三相無刷直流電結(jié)構(gòu)三相不可逆驅(qū)動器S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電單相通電方式系統(tǒng)運行原理A磁密分布：BCB Bsin( )rAM BM sin( 120) BrB0CB Bsin( 120)BrCMA三相無刷直流電結(jié)構(gòu)三相繞組所處位置的磁密分布圖S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電單相通電方式系統(tǒng)運行原理BrAiAI 150其它300 iA0BrBiBI1

5、50 270其它 iB0iCBrC0 30, 270其它 360I330 36003090150 210270iC 0三相不可逆電流S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電A相單獨通電系統(tǒng)運行原理TA rWLiABrArWLIBsin 15030 M0其它iA0TABrA(30 ) 1 rWLIB起始點TAM2T (150 ) 1 rWLIB360結(jié)束點030150AM2A相通電轉(zhuǎn)矩變化S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電B相單獨通電TB rWLiB BrB系統(tǒng)運行原理rWLIBsin( 120)150 270其它 M0(150 ) 1 rWLIB T (150 )起始點

6、TBMA2T (270 ) 1 rWLIB結(jié)束點BM2B相通電轉(zhuǎn)矩變化S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電C相單獨通電TC rWLiC BrC系統(tǒng)運行原理 30,0sin( 120)rWLIB M 360其它270iC0起始點0TCBrCT (270 ) 1 rWLIB T (270 )CMB212030270360T (30 ) T (30 )rWLIB結(jié)束點CMAC相通電轉(zhuǎn)矩變化S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理單相通電方式轉(zhuǎn)矩 rWLIB TTmaxMm TT/ 2Tm Tmin平均轉(zhuǎn)矩： T Tmax轉(zhuǎn)矩波動率： 0.75T0390(30)m2iA0iB0iC00% 3

7、3%0Te Tmax優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，控制容易缺點：轉(zhuǎn)矩波動大，繞組利用效率低Tmin030150270390(30)三相無刷直流電轉(zhuǎn)矩S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電兩相通電方式任一時刻，相鄰兩相繞組同時通電。每相繞組正、反向分別系統(tǒng)運行原理導通120度。AiA0BCiB0CBiC02109033015027036030A三相無刷直流電三相全橋拓撲結(jié)構(gòu)電流波形結(jié)構(gòu)S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電兩相通電方式系統(tǒng)通電邏輯：運行原理每隔60度改變一次通電狀態(tài)41235612BA 31CB AC465 BA CBAC繞組通電電流波形S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原

8、理無刷直流電兩相通電方式系統(tǒng)運行原理14123561AUSCB繞組通電電流波形330-30S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電兩相通電方式系統(tǒng)運行原理24123561ABC0CBA繞組通電電流波形S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電兩相通電方式系統(tǒng)運行原理34123561繞組通電電流波形S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電兩相通電方式系統(tǒng)運行原理44123561繞組通電電流波形S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電兩相通電方式系統(tǒng)運行原理54123561ABC0CBA繞組通電電流波形S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電兩相通電方式系統(tǒng)運

9、行原理64123561繞組通電電流波形S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電A相繞組單獨通電系統(tǒng)運行原理ABC30 150210 330其它Ii I0CAB0ATA rWLiABM sin rWLIBM sin 30 150 210 330其它 rWLIBsinM0A相通電轉(zhuǎn)矩變化S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電B相繞組單獨通電150 270系統(tǒng)運行原理ABCIi I0 90, 330 360其它0CB0BAiBT rWLi Bsin( 120)BBM0sin( 120) 150 270 rWLIBMTB0 90BrB rWLIBM sin( 120) 330 360

10、090150270 330 3600其它B相通電轉(zhuǎn)矩變化S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電C相繞組單獨通電0 30, 270 360系統(tǒng)運行原理Ii I90 210其它C0TC rWLiC BM sin( 120)iC0TCBrC0 30,sin( 120)sin( 120) 0 rWLIBM 360270 rWLIB 90 210其它M03090360210270C相通電轉(zhuǎn)矩變化S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理兩相通電方式轉(zhuǎn)矩0 30(1)CB 330 360Te(1) ( ) TC TB rWLIBM sin( 120) sin( 120)3rWLIBM cos( )

11、3Tm cos( )(2)30 90B ATe(2) ( ) TA TB rWLIBM sin( ) sin( 120)3rWLIBM sin( 30) 3Tm sin( 30)31S E US E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理兩相通電方式轉(zhuǎn)矩90 150(3)ACTe(3) ( ) TC TA rWLIBM sin( ) sin( 120)3rWLIBM cos(120 ) 3Tm cos(120 )(4)150 210CBTe(4) ( ) TC TB rWLIBM sin( 120) sin( 120)3rWLIBM cos(180 ) 3Tm cos(180 )32S E U無刷直流

12、電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理兩相通電方式轉(zhuǎn)矩(5)210 270BA Te(5) ( ) TA TB rWLIBM sin( 120) sin( )3rWLIBM sin( 150) 3Tm sin( 150)(6)270 330ACTe(6) ( ) TC TA rWLIBM sin( 120) sin( )3rWLIBM cos( 60) 3Tm cos( 60)33無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理兩相通電方式各區(qū)間起始轉(zhuǎn)矩和終止轉(zhuǎn)矩值：T(330) 3 T(150) 3 T T(330) T(150)Te(1)me(6)e(3)me(4)22(30) 3 T(210) 3 T T(30) T(210

13、)TTe(1)me(2)e(4)me(5)22(90) 3 T(270) 3 T T(90) T(270)TTe(2)me(3)e(5)me(6)22各區(qū)間結(jié)尾處轉(zhuǎn)矩值相等，說明在整個周期內(nèi)轉(zhuǎn)矩沒有發(fā)生跳變現(xiàn)象S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理兩相通電方式3rWLIBMTmax3TmTTC 3 T 1.6Tmm0iA3090150210270 330Tmax Tmin平均轉(zhuǎn)矩：T 0iB02轉(zhuǎn)矩波動率：iC000% 7.2%TeTmaxTmin轉(zhuǎn)矩波動大幅減小，轉(zhuǎn)矩值相對于單相通電方式明顯增加，電機出力增大33036003090150210270三相無刷直流電轉(zhuǎn)矩S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)

14、構(gòu)及運行原理無刷直流電的轉(zhuǎn)矩特性改善運行方式下，電磁轉(zhuǎn)矩存在原理性在兩相通電脈動，原因：電流波形：磁通分布波形：正弦波改善方法：改變磁分布波形，使其為矩形波，假設(shè)波形函數(shù)與電流相同，則有30 150, 210 330TA rWLIBMTB rWLIBM30 90, , 270 390TCrWLIB36S E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直流電的轉(zhuǎn)矩特性改善改善方法：改變磁場分布波形，使其為矩形波電流波形：磁通分布波形：2T 2rWLIBT轉(zhuǎn)矩emm3理論上：此時轉(zhuǎn)矩無波動，并有所增加。實際情況：定位力矩增加，高速運行時附加損耗加大37S E US E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理無刷直

15、流電系統(tǒng)正弦波運行原理運行：定子繞組電流為正弦波運行：磁場為正弦波形分布，采用分布式繞組，三相繞組通以三相對稱的交流電流此時已變成永磁同步電！結(jié)合位置傳感器進行相應的控制，與自控式永磁同步電的控制原理相同！無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理正弦波運行原理磁場分布波形：電流波形： BM sin( )iA Im sin( )BrAi B Isin( 120) Bsin( 120)BmrBMiB Isin( 120) Bsin( 120) CrCmMS E US E U無刷直流電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運行原理正弦波運行原理TTC轉(zhuǎn)矩特性：3000iA60120180240360Te TA TB TC0B sin2 ( ) sin2 ( 120) rWLIiBmM0isin2 ( 120)2C0TerWLIm BM3轉(zhuǎn)矩保持不變！0轉(zhuǎn)矩三相無刷直流