永磁同步電機(jī)及其運(yùn)行與控制1

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永磁同步電機(jī)及其運(yùn)行與控制PMSManditsOperationControl

浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院賀益康教授E-mailykhe@Mob/p>

電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)-電能量轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)械裝置，是電能生產(chǎn)、變換、傳輸、分派、使用和控制的重要設(shè)備。

電能的生產(chǎn)水力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電

應(yīng)用方式電動(dòng)機(jī)運(yùn)行構(gòu)成交流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，滿足生產(chǎn)過(guò)程及生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)調(diào)速節(jié)能——符合節(jié)能降耗(減排)的國(guó)策

發(fā)電機(jī)運(yùn)行構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可再生能源開(kāi)發(fā)——符合新能源開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的國(guó)策

電機(jī)的分類勵(lì)磁直流電機(jī)：他勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)

直流電機(jī)

永磁直流電機(jī)異步電機(jī)鼠籠式

電機(jī)交流電機(jī)

繞線式普通同步電機(jī)：勵(lì)磁無(wú)換向器電機(jī)磁阻電機(jī)永磁同步電機(jī)

同步電機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)

供電電源可變直流電源斬波

交流電源

電力電子功率變換裝置

直流電機(jī)

整流

逆變

交流電機(jī)變頻

永磁同步電機(jī)從交流電機(jī)原理切入，介紹：1.永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制2.永磁同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行3.永磁同步電機(jī)的幾個(gè)特別問(wèn)題

交流電機(jī)原理

交流電機(jī)原理運(yùn)行原理——基于交流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論，即：

三相對(duì)稱繞組饋入三相對(duì)稱交流電流可建立圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)三相對(duì)稱交流繞組通過(guò)三相對(duì)稱電流

ia2Icostib2Icos(t-1200)三相合成磁勢(shì)為

ic2Icos(t1200)

3f1F1cos(xt)2是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變電源頻率即可改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速改變電源相序即可改變

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向

同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速的概念：由交流電機(jī)定子極對(duì)數(shù)和定子繞組60f供電頻率決定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速np電源頻率f=50Hz,2極電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。4極電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。

交流電機(jī)恒定電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生只有在同次數(shù)的諧波電流和諧波氣隙磁場(chǎng)之間才能產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩；定轉(zhuǎn)子應(yīng)具有相等的極對(duì)數(shù)；電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線與氣隙合成磁場(chǎng)的軸線之間的夾角為一常數(shù)；電樞磁動(dòng)勢(shì)和氣隙合成磁場(chǎng)都具有恒定不變的波幅值。

異步電機(jī)的基本工作原理轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。

轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過(guò)端環(huán)自成閉路，產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力。

電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一定不能與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步(異步),必需存在轉(zhuǎn)速之差——轉(zhuǎn)差(率)

三相異步電機(jī)

定子鐵心

鼠籠轉(zhuǎn)子

繞線轉(zhuǎn)子

繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子由勵(lì)磁變頻

器作低頻交流勵(lì)磁，由風(fēng)力機(jī)拖動(dòng)作發(fā)電運(yùn)行，就構(gòu)成雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(DFIG)

雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)

雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)

丹麥Vestas3MW

同步電機(jī)的基本工作原理定子為同步速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子為直流恒定磁場(chǎng)；為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，兩磁場(chǎng)必需相對(duì)靜止，轉(zhuǎn)子必需嚴(yán)格以同步速旋轉(zhuǎn)——同步電機(jī)

同步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩凸極式同步電動(dòng)機(jī)1

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