1、第9章 特種(tzhng)同步電動(dòng)機(jī)自控式變頻調(diào)速系統(tǒng) (帶有位置檢測(cè)器的變頻調(diào)速系統(tǒng)) 本章介紹四種調(diào)速電動(dòng)機(jī)：永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)(kigun)磁阻電動(dòng)機(jī)、直流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)、交流無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)。 共同的特點(diǎn)：新型調(diào)速電機(jī)；這是一種典型的機(jī)電一體化的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；它們都帶有絕對(duì)編碼的位置檢測(cè)器（含無(wú)位置檢測(cè)器的位置檢測(cè)技術(shù)）；它們的功率變換器其實(shí)質(zhì)都是自控式的變頻電路；就電機(jī)本體而言，它們都屬于同步電動(dòng)機(jī)或廣義同步電動(dòng)機(jī)的范疇。 但要注意它們之間在工作原理上的差別：電機(jī)磁場(chǎng)的成因或形狀不同，使電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生原因不同。 共十七頁(yè)9.1 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(dngj) 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，

2、調(diào)速性能好。但有重大缺點(diǎn)，那就是它帶有機(jī)械換向裝置(zhungzh)換向器及電刷。定、轉(zhuǎn)子倒置，把機(jī)械換向裝置改成電子換向器，這就是無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。 9.1.1永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成 三大部分組成： 電機(jī)本體位置檢測(cè)器功率變換器（直-交無(wú)源逆變器） 電子換向器定子m相，集中（或分布）繞組，轉(zhuǎn)子永磁，梯形波磁密，圖a與同步電機(jī)的區(qū)別：同步電機(jī) 定子，3相，分布繞組， 轉(zhuǎn)子，正弦波磁密，圖b共十七頁(yè)9.1.2 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(dngj)的工作原理 1矩角特性(txng) 矩角特性曲線將與磁密曲線相似，也是一個(gè)梯形波 。2電機(jī)勻速旋轉(zhuǎn)，A相120o導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)的波形： 方波電壓 方波電勢(shì) 方波

3、電流 方波轉(zhuǎn)矩電路方程是無(wú)刷直流電機(jī)的主要特征 動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)共十七頁(yè)3120o單極性電流工作(gngzu)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 主電路(dinl) 波形圖 三個(gè)主開(kāi)關(guān)元件依次輪流導(dǎo)通，各占 120o ，導(dǎo)通的區(qū)域由位置信號(hào)確定：區(qū)域1、2A相區(qū)域3、4B相區(qū)域5、6C相共十七頁(yè)4120o方波交流電流工作(gngzu)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 主電路(dinl) 波形圖 輸出的電流是120o的方波交流電流 每個(gè)諧波都能得到有用的轉(zhuǎn)矩。所有諧波都是參與了正常的工作。總輸出轉(zhuǎn)矩是其基波分量與所有諧波分量共同努力的結(jié)果。 應(yīng)采用正確的測(cè)量方法。 由位置信號(hào)（區(qū)域號(hào)）決定導(dǎo)通管， 這就是“自控式”變頻“自控式”變頻 n

4、 決定 f“它控式”變頻 f 決定 n5自控式變頻的概念 共十七頁(yè)9.1.3 位置(wi zhi)檢測(cè)器 a)結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖 b)光電開(kāi)關(guān)電路圖 c)輸出信號(hào)及其編碼 4極、2p極電機(jī) 可同時(shí)檢測(cè)到電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向 初始定位問(wèn)題 1光電開(kāi)關(guān)位置檢測(cè)器 共十七頁(yè)2絕對(duì)(judu)式光電編碼器 二進(jìn)制絕對(duì)(judu)式光電編碼器 循環(huán)碼絕對(duì)式光電編碼器 n個(gè)光電開(kāi)關(guān)最多只能把一個(gè)電周期分成2n個(gè)區(qū)域 共十七頁(yè)3增量(zn lin)式光電編碼器 4其它形式(xngsh)的位置檢測(cè)器 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器 結(jié)構(gòu) 原理 用途：測(cè)絕對(duì)位置， 測(cè)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向共十七頁(yè)9.1.4永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(dngj)

5、的控制系統(tǒng) 1控制(kngzh)原理 “自控式”變頻工作 ：由位置碼控制逆變器元件的通斷。 控制電壓來(lái)控制電機(jī)繞組電流的大小，從而控制轉(zhuǎn)矩。 直流斬波的PWM方式 來(lái) 控制電壓。2系統(tǒng)原理圖 共十七頁(yè) PWM信號(hào)與區(qū)域(qy)導(dǎo)通信號(hào)相“與” 導(dǎo)通時(shí)正電壓 導(dǎo)通區(qū)間零電壓續(xù)流 關(guān)斷后負(fù)電壓續(xù)流 零電壓續(xù)流由上、下元件輪流導(dǎo)通。 PWM調(diào)壓采用的控制(kngzh)方法：共十七頁(yè)3制動(dòng)(zh dn)及四象限運(yùn)行 要實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，應(yīng)： 把不控整流橋改成可回饋的PWM雙向整流橋 或在直流側(cè)加接能耗制動(dòng)單元 也可在需要制動(dòng)時(shí)把電動(dòng)機(jī)的三相(sn xin)繞組短接 加接能耗制動(dòng)單元后的系統(tǒng)原理圖控制方式

6、：在矩角特性的正轉(zhuǎn)矩區(qū)加上負(fù)電流，負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)加上正電流，即改變位置碼與導(dǎo)通相的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 共十七頁(yè)4專用集成芯片(xn pin)構(gòu)成的控制器 以LS7261為例 5永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)(dngj)優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：效率高、出力大，控制性能、調(diào)速性能好。 缺點(diǎn)：很難運(yùn)行于高速區(qū)域，永磁材料較貴，電機(jī)的造價(jià)高，永磁材料在振動(dòng)、高溫下會(huì)退磁。應(yīng)用：目前在家用電器（例變頻空調(diào)等）、電動(dòng)車輛、汽車電器、計(jì)算機(jī)外設(shè)等領(lǐng)域已經(jīng)占有了較大的市場(chǎng)。 20腳雙列直插封裝的芯片 適應(yīng)4種位置碼盤的輸入 制動(dòng)時(shí)上橋臂開(kāi)關(guān)元件斷開(kāi)，下橋臂開(kāi)關(guān)元件全導(dǎo)通共十七頁(yè)9.2 開(kāi)關(guān)(kigun)磁阻電動(dòng)機(jī) 結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作(dngzu)原理

7、主電路 電流、磁鏈變化與導(dǎo)通區(qū)間工作原理電流控制方式共十七頁(yè)9.3 同步電動(dòng)機(jī)交-直-交自控式變頻(bin pn)調(diào)速系統(tǒng) （直流無(wú)換向器電機(jī)） 構(gòu)成(guchng) 工作原理 定子磁勢(shì)矩角特性 輸出的平均轉(zhuǎn)矩 共十七頁(yè)低速用“電流(dinli)斷續(xù)法”換流 高速(o s)時(shí)依靠反電勢(shì)換流無(wú)換向器電機(jī)換流時(shí)刻示意圖 逆變器晶閘管的換流 共十七頁(yè)9.4 同步電動(dòng)機(jī)交-交自控式變頻(bin pn)調(diào)速系統(tǒng)（交流無(wú)換向器電機(jī)）共十七頁(yè)內(nèi)容摘要第9章 特種同步電動(dòng)(din dn)機(jī)自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)。第9章 特種同步電動(dòng)(din dn)機(jī)自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)。就電機(jī)本體而言，它們都屬于同步電動(dòng)(din dn)機(jī)或廣義同步電動(dòng)(din dn)機(jī)的范疇。9.1 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)(din dn)機(jī)。直流電動(dòng)(din dn)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，調(diào)速性能好。但有重大缺點(diǎn)，那就是它帶有機(jī)械換向裝置換向器及電刷。9.1.2 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)(din dn)機(jī)的工作原理。4其它形式的位置檢測(cè)器 。控制電壓來(lái)控制電機(jī)繞組電流的大小，從而控制轉(zhuǎn)矩。直流斬波的PWM方式 來(lái) 控制電