同步电机原理及应用技术第7章 交流同步电动机的调速

交流同步电机直接转矩控制的数学模型
由交流同步电机数学模型，可以得到Ｍ Ｔ轴系下消去阻尼电流的降维磁链方程
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7.3交流变频调速同步电机
由于同步电机的转速与电源频率之间保持 严格不变的比例关系，因此，调节变频器输出 不同频率的正弦交流电源，便能使同步电动机 的按生产机械的要求进行转速调节。
7.3.1 同步电机极对数与频率的选择
态过渡过程影响很大。阻尼绕组对磁场定
向控制同步电机调速系统动态行为影响的
理论及方法，是交流变频调速同步电机的
主要研究课题之一。
7.3.4 同步电机的参数
变频调速同步电机的参数与常规同步电机
的不同之处，主要是在经年累月电子变流
器供电及变频调速特性方面，特别是同步
电机的电抗参数，定子漏抗、同步电抗、
超瞬变电抗等。
7.1.1直流电机的转矩控制
电机调速的任务是控制转速，转速通过 转矩来改变，从转矩到转速的变换满足机 电方程（动力学方程）
其中， Me为电磁转矩； MJ为负载转矩； J为转动惯量； ωr为旋转角速度。
7.2交流同步电机的直接转矩控制
直接转矩控制具有不同于磁场定向控制的 鲜明特点，不需要旋转坐标变换，在静止坐标 系上控制转矩和磁链；采用砰－砰控制以获得 快速的转矩响应。1995年瑞士ABB公司将直接 转矩控制技术应用到通用变频器上，推出采用 直接转矩控制技术的IGBT脉宽调制变频器，随 后又将直接转矩控制技术应用于IGCT三电平高 压变频器并应用于大型轧钢、船舶推进中。
区别：
对于高速旋转 的同步电机，在转子结构上，采用 隐极式，而对于低速旋转的电机，由于转子的圆周 速度较低，离心力较小，故采用制造简单、励磁绕 组集中安放的凸极式结构。 大型同步发电机通常用汽轮机或水轮机作为原 动机来拖动，故前者称为汽轮发电机，后者称为水 轮发电机。
汽轮发电机：转速高，采用隐极式。 水轮发电机：转速低，采用凸极式。
力系数、动态性能、效率、材料利用、体
积等指标来分析和比较电机的设计方案。
7.3.4 同步电机的参数
变频调速同步电机的参数与常规同步电机
的不同之处，主要是在经年累月电子变流
器供电及变频调速特性方面，特别是同步
电机的电抗参数，定子漏抗、同步电抗、
超瞬变电抗等。
7.3.5 变频调速同步电机阻尼绕组的研究 众所周知，阻尼绕组对交流同步电机的动
第7章 交流同步电动ห้องสมุดไป่ตู้的调速
7.1 同步电机磁场定向控制原理
7.2 同步电机的直接转矩控制
7.3 交流变频调速同步电机
7.1交流同步电机磁场定向控制原理
交流电机磁场定向控制原理，也称为 矢量控制原理，是由交流电机理论发展而 来的。 20 世纪初，交流同步电机过渡过程 的研究，由稳态等值电路、矢量图发展出 dq轴双反应理论；
根据交流电机原理，交流同步电机转速n与频率f和电 机极对数np关系式为 对于电网频率供电的恒速 电机，电机转速只与极数 有关。但对于变频调速同 步电机，f是可以变化的， 那么电机极数的选择就具 有更大的灵活性。右图为 同步电机在不同频率情况 下转速与极数的关系。
7.3.2 同步电机电压
常规的同步电机是由50Hz电网电压供电，所
以同步电机的定子电压等级取决于电网供电电
压。我国交流同步电机根据电网供电电压等级，
分为400V低电压、6kV及10kV高电压三个电压
等级。而在欧美和日本等地除上述电压等级外，
还流行着或者60Hz的660V、3300V、4160V等供
电电压等级
7.3.3 同步电机的设计性能比较
大功率交流变频调速同步电机常常容量能