交流調速系統(tǒng)概述VIP

1、交流調速系統(tǒng)概述1.1、交流調速系統(tǒng)的特點對于可調速的電力拖動系統(tǒng)，工程上往往把它分為直流調速系統(tǒng)和交流調速系統(tǒng)兩類,這主要是根據(jù)采用什么電流制型式的電動機來進行電能與機械能的轉換而劃分的。所謂交流調速系統(tǒng)， 就是以交流電動機作為電能機械能的轉換裝置，并對其進行控制以產(chǎn)生所需要的轉速。 相比于直流電動機，交流電動機具有結構簡單，制造成本低， 堅固耐用， 運行可靠，維護方便，慣性小，動態(tài)響應好，以及易于向高壓、高速和大功率方向發(fā)展等優(yōu)點。隨著電力電子技術，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術的迅速發(fā)展，交流可調傳動得到了廣泛的發(fā)展， 諸如交流電動機的串級調速、各種類型的變頻調速，特別是矢量控制技術的應

2、用， 使得交流調速系統(tǒng)逐步具備了寬的調速范圍、較高的穩(wěn)速精度、快速的動態(tài)響應以及在四象限作可逆運行等良好的技術性能?，F(xiàn)在從數(shù)百瓦的伺服系統(tǒng)到數(shù)百千瓦的特大功率高速傳動系統(tǒng)，從一般要求的小范圍調速傳動到高精度、快響應、大范圍的調速傳動，從單機傳動到多機協(xié)調運轉，已幾乎都可采用交流調速傳動。1.2 交流調速系統(tǒng)的應用由于交流調速系統(tǒng)的優(yōu)越性，其已經(jīng)普遍應用于現(xiàn)代工業(yè)中，主要由以下幾個方面：（ 1）、風機、水泵、壓縮機耗能占工業(yè)用電的 40%，進行變頻、串級調速，可以節(jié)能。（ 2）、對電梯等垂直升降裝置調速實現(xiàn)無級調速，運行平穩(wěn)、檔次提高。（ 3）、紡織、造紙、印刷、煙草等各種生產(chǎn)機械，采用交流無級

3、變速，提高產(chǎn)品的質量和效率。（ 4）、鋼鐵企業(yè)在軋鋼、輸料、通風等多種電氣傳動設備上使用交流變頻傳動。（ 5）、有色冶金行業(yè)如冶煉廠對回轉爐、培燒爐、球磨機、給料等進行變頻無級調速控制。（ 6）、油田利用變頻器拖動輸油泵控制輸油管線輸油。此外，在煉油行業(yè)變頻器還被應用于鍋爐引風、送風、輸煤等控制系統(tǒng)。（ 7）、變頻器用于供水企業(yè)、高層建筑的恒壓供水。（ 8）、變頻器在食品、 飲料、包裝生產(chǎn)線上被廣泛使用， 提高調速性能和產(chǎn)品質量。（ 9）、變頻器在建材、陶瓷行業(yè)也獲得大量應用。如水泥廠的回轉窯、給料機、風機均可采用交流無級變速。（ 10）、機械行業(yè)是企業(yè)最多、分布最廣的基礎行業(yè)。從電線電纜的制

4、造到數(shù)控機床的制造。電線電纜的拉制需要大量的交流調速系統(tǒng)。一臺高檔數(shù)控機床上就需要多臺交流調速甚至精確定位傳動系統(tǒng)，主軸一般采用變頻器調速（只調節(jié)轉速）或交流伺服主軸系統(tǒng)（既無級變速又使刀具準確定位停止），各伺服軸均使用交流伺服系統(tǒng)，各軸聯(lián)動完成指定坐標位置移動。1.3、交流調速系統(tǒng)分類交流調速系統(tǒng)分為交流異步電動機調速系統(tǒng)和交流同步電動機調速系統(tǒng)兩大類。1 、在交流異步電動機中，從定子傳入轉子的電磁功率pm 可以分成兩部分：一部分pmech （1- s） pm 是拖動負載的有效功率，另一部分是ps spm 與轉差率 s 成正比的轉差功率，轉差功率的流向是調速系統(tǒng)效率高低的標志。就轉差功率的流

5、向向而言， 交流異步電動機調速系統(tǒng)可以分為三種：（ 1）、轉差功率消耗型調速系統(tǒng)這種調速系統(tǒng)全部轉差功率都被消耗掉，用增加轉差功率的消耗來換取轉速的降低，轉差率 s 增大，轉差功率psspm 增大，以發(fā)熱形式消耗在轉子電路里，使得系統(tǒng)效率也隨之降低。 定子調壓調速、 電磁轉差離合器調速及繞線式異步電動機轉子串電阻調速這三種方法屬于這一類，這類調速系統(tǒng)存在著調速范圍愈寬，轉差功率ps 愈大，系統(tǒng)效率愈低的問題，故不值得提倡。（ 2）、轉差功率饋送型調速系統(tǒng)這種調速系統(tǒng)的大部分轉差功率通過變流裝置回饋給電網(wǎng)或者加以利用，轉速越低回饋的功率越多， 但是增設的裝置也要多消耗一部分功率。繞線式異步電動機

6、轉子串級調速即屬于這一類， 它將轉差功率通過整流和逆變作用， 經(jīng)變壓器回饋到交流電網(wǎng)， 但沒有以發(fā)熱形式消耗能量，即使在低速時，串級調速系統(tǒng)的效率也是很高的。（ 3）、轉差功率不變型調速系統(tǒng)這種調速系統(tǒng)中，轉差功率仍舊消耗在轉子里，但不論轉速高低，轉差功率基本不變。如變極對數(shù)調速，變頻調速即屬于這一類，由于在調速過程中改變同步轉速n0 ，轉差率 s 是一定的，故系統(tǒng)效率不會因調速而降低。在改變n0 的兩種調速方案中，又因變極對數(shù)調速為有極調速，且極數(shù)很有限，調速范圍窄，所以，目前在交流調速方案中，變頻調速是最理想，最有前途的交流調速方案。2 、在交流同步電動機中，由于其轉差功率恒為零，從定子傳

7、入的電磁功率Pm 全部變?yōu)闄C 械軸上輸出的機械功率 Pmech ，只能是轉差功率不變 型的調速系統(tǒng)。其表達式為nn160fnp , 同步電動機的調速只能通過改變同步轉速n1 實現(xiàn)，由于同步電動機極對數(shù)是固定的，只能采用變壓變頻調速。交流調速系統(tǒng)的調速2.1 三大調速方案由電機與拖動技術知，交流異步電動機的轉速公式如下：n60f（11 - s）pn（1-1）式中pn 電動機定子繞阻的磁極對數(shù)；f 1 電動機定子電壓供電頻率；s電動機的轉差率。由電機理論知道，三相異步電動機定子每相電動勢的有效值是Eg4.44f 1N 1m （ 1-2 ）式中 Eg 氣隙磁通在定子每相中感應電動勢的有效值（V）；f

8、 1 定子頻率（ Hz）；N 1 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)；m 每極磁通量（ Wb）。從上兩式中可以看出，調節(jié)交流異步電動機的轉速有三大類方案。1、變壓變頻調速當異步電動機的磁極對數(shù)pn 一定，轉差率 s 定時，改變定子繞組的供電頻率f 1 可以達到調速目的， 為了達到良好的控制效果，常采用電壓頻率協(xié)調控制，電動機轉速n 基本上與電源的頻率f 1 成正比，因此，就能平滑地調節(jié)供電電源的頻率，無級地調節(jié)異步電動機的轉速。變頻調速調速范圍大，低速特性較硬，只要控制好Eg 和 f1 便可達到控制氣隙磁通m 的目的，對此有基頻（額定頻率f 50Hz ）以下和基頻以上兩種情況，基頻f50Hz 以下，保持氣隙

9、磁通不變，屬于恒轉矩調速方式；在基頻f50Hz 以上，保持定子電壓不變，屬于恒功率調速方式。（ 1) 、基頻以下調速在基頻一下調速時， 為了保持電動機的負載能力，應保持氣隙磁通m 為額定值mN 不變，這就要求頻率f 1 從額定值 f 1N 向下調節(jié)時，必須同時降Eg 使Eg 4.44f 1N 1m常數(shù), 即保持電動勢與頻率之比常數(shù)進行控制。這種控制又稱為恒磁通變頻調速，屬于恒轉矩調速方式。但是，Eg 難于直接檢測和直接控制。 （當 Eg 和 f 1 的值較高時，定子的漏阻抗壓降相對比較小，如忽略不計，則可近似地保持定子相電壓Us 和頻率 f 1 的比值為常數(shù)，即認為 U 1 Eg ，保持U s

10、f 1 常數(shù)即可） , 這就是恒壓頻比控制方式，是近似的恒磁通控制。低頻時， U 1 和 Eg 都較小，定子電阻和漏磁感抗壓降（主要是定子電阻壓降）所占的分量比較顯著，不能再忽略。這時，可以人為地適當提高定子電壓Us ，以便近似地補償定子阻抗壓降，使氣隙磁通基本保持不變。圖 1 基頻以下調速機械特性（ 2）、基頻以下電流補償控制基頻以下運行時，采用恒壓頻比的控制方法具有控制簡便的有點，但負載的變化將導致磁通的改變， 因此采用需要采用定子電流補償，根據(jù)電子電流的大小改變電子電壓，保持磁通恒定。有保持定子磁通ms （曲線a）、氣隙磁通m （曲線b）和轉子磁通mr （曲線c）恒定的三種控制方法，以下

11、圖2是這三種控制方法的特性曲線圖 2 不同控制方式下，異步電動機的機械特性與恒壓頻比控制相比，恒定子磁通ms 、恒氣隙磁通m 和恒轉子磁通mr 的控制方式均需要定子電流補償，控制要復雜一些。恒定子磁通ms 和恒氣隙磁通m 的控制方式雖然改善了低速性能， 但機械特性還是非線性的， 產(chǎn)生轉矩的能力受到限制。恒轉子磁通mr 的控制方式，可以得到和直流他勵電動機一樣的線性機械特性，性能最佳。（ 3）、基頻以上調速在基頻以上調速時， 頻率可以從 f 1 N 往上升高， 但受電機絕緣耐壓的限制，定子電壓 U s卻不能超過額定電壓，最多只能保持Us U sN 額定電壓不變。由式（ 1-2 ）可知，這必然會導

12、致主磁通m 隨著 f 1 的上升而降低，使異步電動機工作在弱磁狀態(tài)，允許輸出轉矩減小，但轉速卻升高了， 可以認為允許輸出轉功率基本不變， 屬于近似的恒功率調速方式。 其機械特性曲線在固有特性曲線之上。2、改變電動機的極對數(shù)調速n160f 1由異步電動機的同步轉速pn可知，在供電電源頻率f 1 不變的條件下，通過改接定子繞組的連接方式來改變異步電動機定子繞組的磁極對數(shù)pn ，即可改變異步電動機的同步轉速 n1 ，從而達到調速的目的。這種控制方式比較簡單，只要求電動機定子繞組有多個抽頭， 然后通過觸點的通斷來改變電動機的磁極對數(shù)。 采用這種控制方式， 電動機轉速的變化是有級的，不是連續(xù)的， 一般最

13、多只有三檔，適用于自動化程度不高，且只需有級調速的場合。3、改變電動機的變轉差率調速由式（ 1-1 ）知，可以通過改變異步電動機的轉差率調速的方法很多，常用的方案有：異步電動機定子調壓調速、異步電動機轉子回路串電阻調速和串級調速等。s來改變電動機轉速。改變轉差率電磁轉差離合器調速、繞線式（1）、異步電動機定子調壓調速定子調壓調速系統(tǒng)就是在恒定交流電源與交流電動機之間接入晶閘管作為交流電壓控制器，這種調壓調速系統(tǒng)僅適用于一些屬短時與重復短時作深調速運行的負載。 為了能得到好的調速精度與能穩(wěn)定運行， 一般采用帶轉速負反饋的控制方式。 所使用的電動機可以是繞線式異電動機或是有高轉差率的鼠籠式異步電動

14、機。（2）、電磁轉差離合器調速電磁轉差離臺器調速系統(tǒng)，是由鼠籠式異步電動機、電磁轉差離合器以及控制裝置組合而成。鼠籠式電動機作為原動機以恒速帶動電磁離合器的電樞轉動， 通過對電磁離合器勵磁電流的控制實現(xiàn)對其磁極的速度調節(jié)。這種系統(tǒng)一般也采用轉速閉環(huán)控制。（3）、繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速就是通過改變轉子回路所串電阻來進行調速， 這種調速方法簡單，但調速是有級的， 串入較大附加電阻后，電動機的機械特性很軟，低速運行損耗大，穩(wěn)定性差。（ 4）、繞線式異步電動機串級調速繞線式異步電動機串級調速系統(tǒng)就是在電動機的轉子回路中引入與轉子電勢同頻率的反向電勢Ef ，

15、只要改變這個附加的，同電動機轉子電壓同頻率的反向電勢Ef，就可以對繞線式異步電動機進行平滑調速。Ef越大，電動機轉速越低。上述這些調速的共同特點是在調速過程中沒有改變電動機的同步轉速n0 ，所以低速時轉差率s 較大。2.2 、異步電動機的調速系統(tǒng)1、脈沖寬度調制技術在異步電動機變頻調速時，為了得到理想的控制效果需要有電壓與頻率均可調的交流電源，常用的交流可調電源是由電力電子器件構成的靜止式功率變換器， 一般稱為變頻器。 這就涉及到了交流 PWM變頻技術， 即脈沖寬度調制技術， 這是現(xiàn)代變頻器中用得最多的控制技術。脈沖寬度調制 （ PWM)的基本思想是： 控制逆變器中的電力電子器件的開通或關斷，

16、輸出電壓為高度相等、 寬度按一定規(guī)律變化的脈沖序列，用這樣的高頻脈沖序列代替期望的輸出電壓。 傳統(tǒng)的交流PWM技術是用正玄波來調制等腰三角波，稱為正弦脈沖寬度調制（ SPWM)，隨著控制技術的發(fā)展，產(chǎn)生了電流跟蹤PWM(CFPWM)控制技術和電壓空間矢量PWM(SVPWM)控制技術。（1）、正弦脈沖寬度調制（SPWM)SPWM是以頻率與期望值得輸出電壓波相同的正弦波作為調制波，以頻率與期望波高得多的等腰三角波作為載波，當調制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關器件的通斷時刻，從而獲得高度相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列。U dSPWM 采用三相分別調制，在調制度為1 時，輸出相電壓的基

17、波幅值為2，輸出線電壓3 Ud，直流電壓的利用率為 0.866 91，直流電壓的利用率的基波幅值為 2。若調制度大于可以提高，但會產(chǎn)生失真現(xiàn)象，諧波分量增加。這是普通SPWM 變頻器的一個短處，其輸出電壓帶有一定得諧波分量，為降低諧波分量，減少電動機的轉矩脈動，在SPWM 的基礎上衍生出“消除指定次數(shù)諧波”的SHEPWM 控制技術。（ 2）、電流跟蹤 PWM(CFPWM)控制技術SPWM控制技術的目的只在于使輸出電壓接近正玄波，并為考慮到電流波形因負載的性質及大小的影響。對了、交流電動機來說，應該保證為正玄波的是電流，穩(wěn)態(tài)時在繞組中通入三相平衡的正弦電流才能使合成的電磁轉矩為恒定值，不產(chǎn)生脈動

18、， 這就是以正弦波電流為控制目標的優(yōu)越性，電流跟蹤PWM就能實現(xiàn)這種控制。CFPWM的控制方法是在原有主回路的基礎上，采用電流閉環(huán)控制，使實際電流快速跟隨給定值， 在穩(wěn)態(tài)時， 盡可能使實際電流接近正弦波形。常用的電流閉環(huán)控制方法是電流滯環(huán)跟蹤 PWM。在電流滯環(huán)跟蹤PWM的控制系統(tǒng)中， 以PWM變壓變頻器的A 相控制原理為例。其中， 電流控制器是滯環(huán)的比較器，環(huán)寬為2h，將給定電流與輸出電流進行比較，當電流偏差i A 超過h時，經(jīng)滯環(huán)控制器HBC控制逆變器A 相上（或下）橋臂的功率器件動作。B、 C兩相的控制與A 相相同。電流跟蹤 PWM(CFPWM)控制技術的特點是精度高、響應快，且易于實現(xiàn)

19、，但功率開關器件的開關頻率不定。一般可采用具有恒定開關頻率的電流控制器來克服。具有電流滯環(huán)跟蹤控制的 PWM型變壓變頻器用于調速系統(tǒng)時， 只需要改變電流給定信號的頻率即可實現(xiàn)變頻調速， 無需再人為地調節(jié)逆變器電壓。 此時，電流控制環(huán)只是系統(tǒng)的內環(huán)，外環(huán)仍應有轉速外環(huán)，才能視不同負載的需要自動控制給定電流的幅值。（ 3）、電壓空間矢量 PWM(SVPWM)控制技術交流電動機需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動機空間形成圓形旋轉磁場，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉矩。 把逆變器和交流電動機視為一體， 以圓形旋轉磁場為目標來控制逆變器的工作， 這種控制方法稱作為 “磁鏈跟蹤控制” 磁鏈軌跡的控制是通過交替使

20、用不同的電壓空間矢量實現(xiàn)的，所以又稱為“電壓空間矢量PWM控制”。電壓空間矢量控制是一種新的控制理論和控制技術，它的基本思想是：按空間矢量的平行四邊形合成法則， 用相鄰的兩個有效工作矢量合成期望的輸出矢量， 設法摸擬直流電動機的控制特點來進行交流電動機的控制。調速的關鍵問題是轉矩控制問題，為使交流電動機得到和直流電動機一樣的轉矩控制性能，必須通過坐標變換理論，按轉子磁鏈定向把交流電動機的定子電流分解成磁場定向坐標的勵磁分量和與之相垂直的坐標轉矩分量，把固定坐標系變換為旋轉坐標系解耦后，交流量的控制變?yōu)橹绷髁康目刂票愕韧谥绷麟妱訖C。即如果在調速過程中始終維持定子電流的勵磁分量不變， 而控制轉矩

21、分量，它就相當于直流電機中維持勵磁不變，而通過控制電樞電流來控制電機的轉矩一樣，能使系統(tǒng)具有較好的動態(tài)特性。SVPWM控制模式的特點:1）、逆變器共有8 個基本輸出矢量，6 個有效工作矢量和2 個零矢量，在一個旋轉周期內，每個有效工作矢量只作用1 次的方式；只能生成正六邊形的旋轉磁鏈，諧波分量大，將導致轉矩脈動。2）、用相鄰的2 個有效工作矢量，可合成任意的期望輸出電壓矢量，使磁鏈軌跡接近于圓。開關周期越小，旋轉磁場越接近于圓，但功率器件的開關頻率提高。3）、利用電壓空間矢量直接生成三相PWM 波，計算方便。4）、與一般的SPWM 相比較， SVPWM 控制方式的輸出電壓可提高15%。異步電動

22、機按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)通過坐標變換和按轉子磁鏈定向， 可以得到等效的直流電動機模型， 在按轉子磁鏈定向坐標系中， 用直流機的方法控制電磁轉矩與磁鏈， 然后將轉子磁鏈定向坐標系中的控制量經(jīng)逆變換得到三相坐標系的對應量， 以施以控制。 由于變換的是矢量， 所以坐標變換也可稱作矢量變換，相應的控制系統(tǒng)成為矢量控制系統(tǒng)。圖 3矢量控制系統(tǒng)控制原理結構圖按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)的關鍵是準確定向， 也就是說需要獲得轉子磁鏈矢量的空間位置，根據(jù)轉子磁鏈的實際值進行矢量變換的方法，稱作直接定向。轉子磁鏈的直接檢測相當困難， 實際的系統(tǒng)中， 多采用間接計算的方法， 即利用容易測得的電壓、電流或轉速等

23、信號，借助于轉子磁鏈模型，實時計算磁鏈的幅值與空間位置。在計算模型中， 由于主要實測信號的不同， 分為電流模型和電壓模型兩種。 電壓模型更適合于中、高速范圍，而電流模型能適應低速。有時為了提高準確度，把兩種模型結合起來，在低速時采用電流模型，在中、高速時采用電壓模型。矢量控制系統(tǒng)的特點：（ 1）、按轉子磁鏈定向， 實現(xiàn)了定子電流勵磁分量和轉矩分量的解耦，需要電流閉環(huán)控制。（ 2）、轉子磁鏈系統(tǒng)的控制對象是穩(wěn)定的慣性環(huán)節(jié)， 可以采用磁鏈閉環(huán)控制， 也可以是開環(huán)控制。（ 3）、采用連續(xù)的 PI 控制，轉矩與磁鏈變化平穩(wěn)，電流閉環(huán)控制可有效地限制啟、制動電流。異步電動機按定子磁鏈控制的直接轉矩控制系

24、統(tǒng)矢量控制方法的提出使交流傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性得到了顯著的改善，并且具有調速范圍寬的特點。 但是經(jīng)典的矢量控制方法比較復雜，它要進行坐標變換，且需精確測算出轉子磁鏈的大小和方向，比較麻煩， 且其精度受轉子參數(shù)變化的影響很大。繼而又出現(xiàn)了一種對交流電動機實現(xiàn)直接轉矩控制的新方法，它避開了矢量控制中的兩次坐標變換及求矢量的模與相角的復雜計算工作量，直接在它的轉速環(huán)里面，利用轉矩反饋直接控制電機的電磁轉矩，其基本原理是根據(jù)定子磁鏈幅值偏差和電磁轉矩偏差的符號，再根據(jù)當前定子磁鏈矢量所在的位置， 直接選取合適的電壓空間矢量，減少定子磁鏈幅值的偏差和電磁轉矩的偏差，實現(xiàn)電磁轉矩與定子磁鏈的控制，響應較快，

25、控制性能比矢量控制還好。直接轉矩控制系統(tǒng)簡稱 DTC 能的交流電動機變壓變頻調速系統(tǒng)，轉矩。系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來的另一種高動態(tài)性在它的轉速環(huán)里面，利用轉矩反饋直接控制電機的電磁圖 4 直接轉矩控制系統(tǒng)原理結構在轉速環(huán)里面設置了轉速內環(huán)，可以抑制定子磁鏈對內環(huán)控制對象的擾動，從而實現(xiàn)了s 的符號和電磁轉矩Te 的符號，再依據(jù)當前定子磁鏈矢量s 所在的位置，直接選取合適的電壓空間矢量，減小定子磁鏈幅值的偏差和電磁轉矩的偏差，實現(xiàn)電磁轉矩與定子磁鏈的控制。轉速雙閉環(huán)：ASR 的輸出作為電磁轉矩的給定信號；設置轉矩控制內環(huán)，它可以抑制磁鏈變化對轉速子系統(tǒng)的影響，控制器：用滯環(huán)控制器取代通

26、常的從而使轉速和磁鏈子系統(tǒng)實現(xiàn)了近似的解耦。PI 調節(jié)器。轉矩和磁鏈的與 VC系統(tǒng)一樣，它也是分別控制異步電動機的轉速和磁鏈，但在具體控制方法上，DTC 系統(tǒng)與 VC 系統(tǒng)不同的特點是：（1）、轉矩和磁鏈的控制采用雙位式控制器，并在PWM逆變器中直接用這兩個控制信號產(chǎn)生電壓的SVPWM波形省去了旋轉變換和電流控制，簡化了控制器的結構。（ 2）、選擇定子磁鏈作為被控量， 計算磁鏈的模型可以不受轉子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。 如果從數(shù)學模型推導按定子磁鏈控制的規(guī)律， 顯然要比按轉子磁鏈定向時復雜，但是，由于采用了非線性的雙位式控制，這種復雜性對控制器并沒有影響。（ 3）、由于采用了直

27、接轉矩控制， 在加減速或負載變化的動態(tài)過程中，可以獲得快速的轉矩響應， 但必須注意限制過大的沖擊電流， 以免損壞功率開關器件， 因此實際的轉矩響應的快速性也是有限的。直接轉矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)的比較性能與特點直接轉矩控制系統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)磁鏈控制定子磁鏈閉環(huán)控制轉子磁鏈閉環(huán)控制，間接定向時是開環(huán)控制轉矩控制雙位式控制，有轉矩脈動連續(xù)控制，比較平滑電流控制無閉環(huán)控制閉環(huán)控制坐標變換靜止坐標變換，較簡單旋轉坐標變換，較復雜磁鏈定向需知道定子磁鏈矢量的位按轉子磁鏈定向置，但無須定向調速范圍不夠寬比較寬轉矩動態(tài)響應較快不夠快2.3同步電動機的調速系統(tǒng)1 、同步電動機的分類與異步電動機相比，在穩(wěn)態(tài)時同

28、步電動機的穩(wěn)態(tài)轉速等于同步轉速，即nn1 ；定子除了定子磁動勢外， 在轉子側還有獨立的直流勵磁或者永久磁鋼勵磁；同步電動機的氣隙是不均勻的有凸極和隱極之分，異步電動機要靠加大轉差后才能提高轉矩，而同步電動機只需加大功率角就能增大轉矩，同步電動機比異步電動機對轉矩擾動具有更強的承受能力，動態(tài)響應快。同步電動機按勵磁方式分為可控勵磁同步電動機和永久同步電動機?？煽貏畲磐诫妱訖C在轉子側有獨立的直流勵磁，可以通過調節(jié)轉子的直流勵磁電流，改變輸入功率因數(shù)，可以滯后也可以超前。永磁同步電動機的轉子用永磁材料制成，無需直流勵磁，具有體積小、重量輕，運行效率高，結構緊湊和動態(tài)性能好的特點。2、同步電動機的特

29、點與異步電動機相比，同步電動機具有以下特點：（ 1）、交流電機旋轉磁場的同步轉速n1 與定子電源頻率f 1 有確定的關系：60f 160w 1n12 npnp異步電動機的穩(wěn)態(tài)轉速總是低于同步轉速的，而同步電動機的穩(wěn)態(tài)轉速等于同步轉速。（ 2）、異步電動機的磁場僅靠定子供電產(chǎn)生，而同步電動機除定子磁動勢外，在轉子側還有對立的直流勵磁，或者靠永久磁鋼勵磁。（ 3）、同步電動機轉子除直流勵磁磁阻外，還可能有自身短路的阻尼繞組。（ 4）、異步電動機的氣隙是均勻的，而同步電動機則有隱極和凸極之分，隱極式電機氣隙均勻，凸極式則不均勻。同步電動機按勵磁方式分為可控勵磁同步電動機和永磁同步電動機兩種。其中，永

30、磁同步電動機按氣隙磁場分布分為正弦波永磁同步電動機和梯形波永磁同步電動機（無刷直流電動機）。分析同步電動機恒頻恒壓時的穩(wěn)定運行問題，在 0的范圍內， 同步電動機能夠2穩(wěn)定運行。在的范圍內，當負載轉矩加大時，轉子減速使矩角增加，但隨著2增加，電磁轉矩反而減小，由于電磁轉矩的減小，導致繼續(xù)增加，最終，同步電動機轉速偏離同步轉速，出現(xiàn)失步現(xiàn)象，同步電動機不能穩(wěn)定運行。當同步電動機在工頻電源下起動時，定子磁動勢以同步轉速旋轉，電動機轉速具有較大的滯后，不能快速跟上同步轉速；在一個周期內，電磁轉矩平均值等于零，故同步電動機不能起動。 同步電動機中轉子有起動繞組，使電動機按異步電動機的方式起動，當轉速接近同步轉速時再通入勵磁電流牽入同步。3 、同步電動機的調速方式n60fn1同步電動機的轉速等于同步轉速，即np而同步電動機有確定的極對數(shù)，同步電動機的調速只能是改變電源頻率的變頻調速。由于，同步電動機變頻調速的電壓頻率特性與異步電動機變頻調速相同，基頻以下采用帶定子壓降補償?shù)暮銐侯l比控制方式，基頻以上采用電壓恒定的控制方式。同步電動機的變頻調速方法有三種：用獨立的變壓變頻裝置給同步電動機供電的稱作他控調速系統(tǒng)， 根據(jù)轉子位置直接控制變壓變頻裝置換相時刻的稱作自控變頻調速系統(tǒng)，另