任廣祿畢業(yè)論文

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1、1緒論木章介紹了木文所論述問題的提出和研究的意義，隨后又介紹永磁電動機(jī)的控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀。1.1問題的提出和意義目前為止，屮國能源消耗是美國的4倍多。屮國的能耗問題已經(jīng)非常突岀。本文研究內(nèi)容是以工程項目“通用永磁同步電動機(jī)的驅(qū)動器”的開發(fā)為背景。由該驅(qū)動器加上永磁同步電動機(jī)一起組成的調(diào)速系統(tǒng)能夠在一些場合屮取代由交流異步電動機(jī)和通用變頻器組成的調(diào)速系統(tǒng)。矢量控制的基本原理是通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁

2、場的電流分量（勵磁電流）和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（傳矩電流）分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。簡單的說，矢量控制就是將磁鏈與轉(zhuǎn)矩解耦，有利于分別設(shè)計兩者的調(diào)節(jié)器，以實(shí)現(xiàn)對交流電機(jī)的高性能調(diào)速。矢量控制方式又冇基丁?轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能。調(diào)速控制系統(tǒng)通常由以下三大部分組成：控制部分、功率部分和電動機(jī)。目前基本上存在以下三大類的調(diào)速系統(tǒng)，直流

3、電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、交流異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和交流同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的電源供給的結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，在相當(dāng)長的一個時期內(nèi)占據(jù)了拖動的主要地位，雖然有這么多優(yōu)點(diǎn)但是也有很多缺點(diǎn)，它的結(jié)構(gòu)上有很多的缺陷。電刷和換向器在電機(jī)結(jié)構(gòu)上是接觸的，在轉(zhuǎn)動的時候會產(chǎn)生機(jī)械上的摩擦，這樣就容易損壞，不但如此還容易打火產(chǎn)生火花，這樣一來就使直流電動機(jī)的可靠度變的很差、能正常使用的時間也很短、后期的使用過程屮就要經(jīng)常維修，導(dǎo)致了額外的工作量。交流異步電動機(jī)部件不多，而且沒有那種摩擦件。不但運(yùn)行的時候非常穩(wěn)定而且可以用很長時間都不出問題，轉(zhuǎn)動的效率也非常高，在運(yùn)轉(zhuǎn)的時

4、候響應(yīng)也非?？?。不過異步電動機(jī)也有一些缺點(diǎn)，功因很低，特別是負(fù)載比較小的時候功因和效率特別低,電網(wǎng)損耗會增加，線路損耗也會增加。和異步電動機(jī)來比較的話，永磁同步電動機(jī)就冇著非常多它們沒冇的優(yōu)點(diǎn)，首先從體積上看占空間比較小、功率和密度的比值非常高、效率和功因也非常高?？墒窃谥暗耐蟿酉到y(tǒng)屮，一般都用直流電機(jī)或者感應(yīng)電機(jī)，原因主要是因?yàn)橥诫妱訖C(jī)在當(dāng)時不能夠在沒有改變頻率的電源下轉(zhuǎn)動起來，若耍想H行的轉(zhuǎn)動起來就需耍有能改變頻率的電源，而能改變頻率的電源在Z前是很難弄到的裝備。但是，隨著科學(xué)和技術(shù)的不斷前進(jìn)，永磁同步電動機(jī)才慢慢開始被使用。所以研究永磁同步電

5、動機(jī)如何控制，尋找能提升系統(tǒng)性能的策略，是一件非常有意義的事情。1.2永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀在之前絕大多數(shù)工控上的裝備，家電裝備及商用裝備上的傳動裝備通常都被做成轉(zhuǎn)速不變的方式運(yùn)行。如果傳動裝備能夠改變轉(zhuǎn)速運(yùn)行是能夠使其控制性能變好的。近來，電氣傳動的改革比較大，其原因冇以下兩點(diǎn)：（1）隨著器件的發(fā)展，使傳動可以實(shí)現(xiàn)變速，而且花銷也在不斷變少；（2）隨著對以后用電成本的關(guān)心不斷的變大，能改變速度的傳動裝備慢慢的被用在新近開發(fā)的裝備和現(xiàn)有的裝備改善上面。1.2.1交流永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)交流永磁電動機(jī)是一種具有很多優(yōu)勢的裝置，特別是迎合了現(xiàn)

6、代運(yùn)動控制系統(tǒng)。永久性的磁鐵能夠口己產(chǎn)生磁通，這樣永磁同步電動機(jī)就可以做的非常大效率，人們越來越看重高效率這一優(yōu)勢。另一方面，永久性磁鐵適當(dāng)?shù)膽?yīng)用能夠帶來比較小的損耗。1.2.2交流永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展永磁同步電動機(jī)的出現(xiàn)是兩種不同的發(fā)展線路結(jié)合產(chǎn)生的結(jié)果。其中一條線路是帶轉(zhuǎn)子鼠籠式繞組的永磁屯動機(jī)的出現(xiàn)，其能夠直接啟動，這種屯機(jī)設(shè)計的目的是為了能夠直接用公用電網(wǎng)轉(zhuǎn)動。第二條發(fā)展線路就是永磁伺服電動機(jī)出現(xiàn)后，帶勵磁式繞組就被逐漸取代。最后就出現(xiàn)了無轉(zhuǎn)子鼠籠式的永磁同步屯動機(jī)，它與頻率能夠變化和電壓也能變化的逆變器一起就能夠做出高性能的運(yùn)動控制系

7、統(tǒng)。1.2.3交流永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀從70年代開始，人們不斷的學(xué)習(xí)永磁交流運(yùn)動系統(tǒng)，而II已經(jīng)具有非常高穩(wěn)態(tài)質(zhì)量，非常大的轉(zhuǎn)速比，非常短的過渡過程等這些優(yōu)點(diǎn)，其過渡時的性能和平穩(wěn)運(yùn)行吋的性能已經(jīng)能和直流隨動系統(tǒng)非常接近。1?3永磁同步電動機(jī)概述經(jīng)過學(xué)習(xí)和改造線繞式同步電機(jī)，永磁同步電動機(jī)逐漸別人們認(rèn)識。它不用電進(jìn)行勵磁而是利用永磁型材料，這樣就可以不需要勵磁線圈、滑環(huán)與電刷，它的定了上的電流基本上與線繞式的一樣。1.3.1永磁同步電動機(jī)的種類交流同步電動機(jī)的種類很多。就轉(zhuǎn)子的構(gòu)造來看，永磁同步電動機(jī)能夠分為，表面貼裝式的永磁同步電動機(jī)(SPM

8、)與內(nèi)埋式的永磁同步電動機(jī)(IPM)兩種型式。(a)SPM(b)IPM圖1-1PMSM切面圖1