特種電機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)-2011課件

《特種電機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)》

課程報(bào)告班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：電話：任課教師：金宗華提交日期：2011年12月7日上午10點(diǎn)30（研究生樓1102）1論文題目：特種電機(jī)系統(tǒng)的分析和驅(qū)動(dòng)論文要求：（1）選擇一個(gè)特種電機(jī)系統(tǒng)（2）說明此特種電機(jī)應(yīng)用或研究的實(shí)際意義（3）分析此特種電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理（4）分析此特種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)（5）分析此特種電機(jī)的缺點(diǎn)（6）分析此特種電機(jī)的發(fā)展情況（7）分析此特種電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（8）總結(jié)此特種電機(jī)的系統(tǒng)2論文題目：特種電機(jī)系統(tǒng)的分析和驅(qū)動(dòng)3開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)20世紀(jì)80年代初-隨電力電子、微電腦和自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展而研發(fā)的新型調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有-交直流調(diào)速優(yōu)點(diǎn)繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)-出現(xiàn)的新一代無極調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)系統(tǒng)5論述開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)-組成及工作原理分析以往調(diào)速方式相比較的優(yōu)缺點(diǎn)SRD產(chǎn)品的新發(fā)展6（2）說明此特種電機(jī)應(yīng)用或研究的實(shí)際意義7開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（SRD）應(yīng)用開關(guān)磁阻電機(jī)-應(yīng)用于工業(yè)、航空業(yè)、家用電器SRD系統(tǒng)-很多性能指標(biāo)上達(dá)到很高的水平整個(gè)系統(tǒng)綜合性能指標(biāo)-達(dá)到或超過工業(yè)中長(zhǎng)期廣泛應(yīng)用的一些變速傳動(dòng)系統(tǒng)9（3）分析此特種電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理10開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（SRD）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜-機(jī)電一體化裝置主要組成開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)功率變換組件控制器位置檢測(cè)傳感器SRD結(jié)構(gòu)及工作原理11SRD運(yùn)行-需在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)跟蹤-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)軸速度電機(jī)各極電流根據(jù)控制目標(biāo)綜合上述信息-輸出控制指令實(shí)現(xiàn)-運(yùn)行控制及保護(hù)等功能13轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)環(huán)節(jié)SRD重要部分檢測(cè)到的-轉(zhuǎn)子相位信號(hào)各相主令開關(guān)器件-正確進(jìn)行邏輯切換的依據(jù)速度控制-提供速度反饋信號(hào)14SRD電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖15（4）分析此特種電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)17開關(guān)磁阻電機(jī)-四象限運(yùn)行具有-電動(dòng)與制動(dòng)儲(chǔ)能運(yùn)行狀態(tài)稱-再生能力系統(tǒng)-效率較高優(yōu)點(diǎn)181)電機(jī)結(jié)構(gòu)-簡(jiǎn)單堅(jiān)固因轉(zhuǎn)子無繞組-制造工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，可工作于極高轉(zhuǎn)速定子堅(jiān)固耐用-線圈嵌放容易，制作方便，端部短而牢固嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)-使工作可靠能適用于-惡劣、高溫、強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境193)由控制器根據(jù)起動(dòng)與運(yùn)行的不同-可預(yù)定控制-起動(dòng)極導(dǎo)通時(shí)間協(xié)調(diào)-各極通電時(shí)差使電機(jī)-起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大相對(duì)其他起動(dòng)方式-起動(dòng)電流縮小2130％額定電流-對(duì)應(yīng)150％額定轉(zhuǎn)矩適用于-頻繁起制動(dòng)和正反轉(zhuǎn)特別適合-重載起動(dòng)、頻繁起動(dòng)機(jī)械設(shè)備低速性能好沒有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)所出現(xiàn)-沖擊電流現(xiàn)象震動(dòng)大幅減小-提高電機(jī)安全系數(shù)224)可實(shí)現(xiàn)-轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)電動(dòng)與發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)-自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作效率高-節(jié)約電能損耗主要產(chǎn)生于-定子溫升較小-電機(jī)易于冷卻轉(zhuǎn)子無永磁體-可允許有較高溫升不必?fù)?dān)心消磁-導(dǎo)致性能降低236)由整個(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)設(shè)計(jì)-功率變換器工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)直通故障無-直通短路危險(xiǎn)主要元器件-絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）不易-燒毀提高-可靠性257)具備-四象限運(yùn)行狀態(tài)較強(qiáng)的再生制動(dòng)-大幅度節(jié)約電能有利于環(huán)保模糊控制-使容錯(cuò)能力增強(qiáng)某一相故障-電機(jī)仍可以轉(zhuǎn)動(dòng)只是-轉(zhuǎn)矩有所減小26（5）分析此特種電機(jī)的缺點(diǎn)271)電機(jī)控制只能1拖1不像交流變頻調(diào)速中-一臺(tái)變頻器可帶動(dòng)兩臺(tái)或多臺(tái)電機(jī)2)只能專機(jī)專用不像交流變頻調(diào)速中-當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)可將電機(jī)切換至工頻電源繼續(xù)運(yùn)行293)理論特殊-未像其他較成熟調(diào)速技術(shù)普及，推廣難度大交流變頻調(diào)速-20世紀(jì)60年代時(shí)技術(shù)上已趨成熟我國引進(jìn)紡織機(jī)械中-已大量應(yīng)用真正意義上的普及-推廣在40年以后原因-要培養(yǎng)大批專業(yè)技術(shù)人員以開發(fā)新產(chǎn)品、維修與維護(hù)30SRD理論推廣-還在初中期還需-培養(yǎng)大量技術(shù)人員不斷完善系統(tǒng)-提高集成化程度開發(fā)新產(chǎn)品-培訓(xùn)售后維護(hù)人員31（6）分析此特種電機(jī)的發(fā)展情況32高精度伺服型SRD大功率組合式SRDSRD產(chǎn)品的新發(fā)展331.高精度伺服型SRD目前-國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代采用-最新控制芯片控制策略-仍是20世紀(jì)80年代技術(shù)根據(jù)位置檢測(cè)傳感器提供的-相位信號(hào)采用-電流斬波、電壓脈寬調(diào)制和單脈沖控制控制結(jié)果-響應(yīng)慢、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大很難在50r／min以下取得-良好實(shí)用效果34高精度伺服型SRD產(chǎn)品采用絕對(duì)位置編碼器-作電機(jī)傳感器測(cè)速信號(hào)-由原有每轉(zhuǎn)幾脈沖至十幾脈沖提高到幾百至幾千脈沖減小測(cè)速反饋時(shí)間-提高控制相應(yīng)速度結(jié)合相繞組波形控制技術(shù)-改善電源波形35平滑-低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)實(shí)用最低轉(zhuǎn)速-達(dá)到10r／min以下電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間-減少至3ms產(chǎn)品最大規(guī)格-達(dá)315kW362.大功率組合式SRD與交流變頻調(diào)速-相仿受電力電子元件-容量和價(jià)格限制SRD向大容量發(fā)展-受到限制目前國內(nèi)使用的技術(shù)成熟的最大功率SRD產(chǎn)品-僅為400kW37若利用SRD電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所有繞組-分為兩組可用兩臺(tái)同功率控制器-同步驅(qū)動(dòng)一臺(tái)更大功率的電機(jī)成熟控制器技術(shù)和一定電力電子元件條件下實(shí)現(xiàn)-2倍、多倍的電機(jī)容量比單機(jī)大功率SRD具備優(yōu)點(diǎn)38比單機(jī)大功率-SRD優(yōu)點(diǎn)1）因控制器-多臺(tái)使用降壓變壓器供電-整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高壓調(diào)速2）由提高控制功率的做法-使用多臺(tái)控制器一臺(tái)故障時(shí)可切除-電機(jī)輸出功率按比例降低電機(jī)仍可正常工作-提高系統(tǒng)可靠性393）多臺(tái)控制器-可使用數(shù)臺(tái)移相變壓器(或1臺(tái)多副邊變壓器)供電實(shí)現(xiàn)-脈沖整流改善-電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)減小-諧波危害40（7）分析此特種電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)41根據(jù)SRD原理減小-電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可增加-電機(jī)相數(shù)相數(shù)-增加功率電路-復(fù)雜程度增加提高-SRD系統(tǒng)成本六相SRD42采用六相12／10極六相電機(jī)六相12／10極電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖43繞組連接六相12／10極繞組連接示意圖44繞組連接A1

與A2，B1

與B2，C1

與C2，D1

與D2，E1

與E2，F(xiàn)1

與F2-各繞組串接45功率電路六相12／10極功率電路1示意圖46功率電路六相12／10極功率電路2示意圖47功率電路電路-采用6只功率開關(guān)元件和6只續(xù)流二極管通常三相SRD中采用-三相半橋式電路完全一樣實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)-不增加系統(tǒng)成本的目的48（7）總結(jié)此特種電機(jī)系統(tǒng)49交流變頻調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)-相比開關(guān)磁阻電機(jī)-成本、效率、調(diào)速性能、單位體積功率、可靠性、散熱性等具有明顯優(yōu)勢(shì)開關(guān)磁阻電機(jī)-寬廣速度和功率范圍內(nèi)能保持較高效率和較高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩交流變頻調(diào)速感應(yīng)電動(dòng)機(jī)-難以比擬總結(jié)50感應(yīng)電動(dòng)機(jī)要取得與直流電機(jī)相近的調(diào)速特性-需采用復(fù)雜矢量控制系統(tǒng)SRD電機(jī)通過-調(diào)整占空比、電壓、電流可得