电机及驱动系统共93页文档
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电机驱动系统(完整)
八、开关磁阻电机控制系统
1. 开关磁阻电机结构
定、转子为结构双凸结构。 定、转子齿满足错位原理， 即错开1/m转子齿距。 通电一周，转过一个转子齿。 需要转子位置传感器。
6/4极的开关磁阻电动机
2. 开关磁阻电动机工作原理
靠磁通收缩产生转矩
转矩：
开关磁阻电机的 转矩瞬时值正比于 电流的平方， 也正比于电感对转 子位置角的变化率。
+
+C
-C
PWM 输入
电动“1” 回馈制动“ 0”
驱动信号 输出
6. 无刷直流电机及其控制系统的优缺点
优点： 1. 具有直流电机的控制特性。 2. 控制相对简单。 3. 电机效率高，体积小。
缺点： 1. 由于永磁材料贵，电机价格较贵。 2. 过热容易导致永久性失磁。 3. 弱磁运行较困难。 4. 需要转子位置传感器。
功率变换器主电路
交流电机电枢绕组
六、无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
控制电路 控制器
永磁 同步电机
转子位置 传感器
自控式永磁 同步电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
3.无刷直流电机工作原理
有6个定子空间磁势。
A iA
根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。
产生的平均转矩最大。 FBC
S
Z
iC
C
FAC
F0
N
FCB
Y
iB
80页PPT 电动汽车电机驱动系统
制
i*
i
SMC 电 流控制
CCC APC
功率转换 器
电子换向器
SRM i
编码器
d dt
8
6
4
2
0
矫顽力 (kOe)
钕-铁-硼 (Nd-Fe-B) 永磁材料自从1983年被发现之后，由于它具有最高的剩磁 和矫顽力，以及相对低的价格，使得它在永磁电机中具有很好的应用前景。永 磁材料的特性通常与温度有关，一般永磁体随温度的增加而失去剩磁，如果永 磁体的温度超过居里温度，则其磁性为零。退磁特性曲线也随温度变化，在一 定温度范围内，其变化是可逆的，且近似线性。因此，在设计永磁电机时，必 须考虑电机运行过程中温度的变化范围。
C1
Vs
D1
ILoad R0 L0
S3
Lr1 Dr1Sr1 C3
D3
Sr2 Dr2 Lr2
S2 C2
D2
S4 C4
D4
S1
C1
Vs
D1
ILoad R0 L0
S3
Lr1 Dr1Sr1 C3
D3
Sr2 Dr2 Lr2
S2 C2
D2
S4 C4
D4
0
S1, S4
S2, S3
Sr1 0
Sr2
I Load
0
I Lr2 (I Lr1)
D轴
S
N
S
N
Q轴
N
S
非磁性槽楔
永磁体
N
S
气槽 非磁性轴
蓄电池 频率指令
三相逆变器
电压传感 器
直流电流传 感器
永磁同 步电动
机
效率优化
PWM 信号
f V K(f )
i*
i
SMC 电 流控制
CCC APC
功率转换 器
电子换向器
SRM i
编码器
d dt
8
6
4
2
0
矫顽力 (kOe)
钕-铁-硼 (Nd-Fe-B) 永磁材料自从1983年被发现之后，由于它具有最高的剩磁 和矫顽力，以及相对低的价格，使得它在永磁电机中具有很好的应用前景。永 磁材料的特性通常与温度有关，一般永磁体随温度的增加而失去剩磁，如果永 磁体的温度超过居里温度，则其磁性为零。退磁特性曲线也随温度变化，在一 定温度范围内，其变化是可逆的，且近似线性。因此，在设计永磁电机时，必 须考虑电机运行过程中温度的变化范围。
C1
Vs
D1
ILoad R0 L0
S3
Lr1 Dr1Sr1 C3
D3
Sr2 Dr2 Lr2
S2 C2
D2
S4 C4
D4
S1
C1
Vs
D1
ILoad R0 L0
S3
Lr1 Dr1Sr1 C3
D3
Sr2 Dr2 Lr2
S2 C2
D2
S4 C4
D4
0
S1, S4
S2, S3
Sr1 0
Sr2
I Load
0
I Lr2 (I Lr1)
D轴
S
N
S
N
Q轴
N
S
非磁性槽楔
永磁体
N
S
气槽 非磁性轴
蓄电池 频率指令
三相逆变器
电压传感 器
直流电流传 感器
永磁同 步电动
机
效率优化
PWM 信号
f V K(f )
电气控制系统实例
图4-6
24
第二十四页，共93页。
3.电磁(diàncí) 吸盘控制
充磁 SA1扳向“充磁”位置，SA1的触头SA1-3、SA1-4 闭合，电流继电器触点KA（6-8）闭合，按下按钮SB2， 接触器KM1通电，M1转动；按下按钮SB4，接触器KM2 通电，M3转动，此时可进行磨削加工。表4-1开关SA1的 触点通断情况(qíngkuàng) 去磁 SA1扳向“去磁”位置，SA1的触头SA1-1、SA1-2 闭合，电磁吸盘通以反向电流实现去磁。去磁结束，SA1 扳向“断电”位置，电磁吸盘断电，取下工件。
10
第十页，共93页。
4.2.1 Z3040摇臂钻床的主要工作 (gōngzuò)情况
Z3040摇臂钻床主要由底座、内外立 柱、摇臂、主轴箱和工作台等组成，如图 4-3所示。内立柱固定在底座的一端，在 它外面套有外立柱，由于升降螺母固定在 摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内 立柱回转。摇臂的一端为套筒，套装在外 立柱上，并借助丝杠的正、反转(fǎn zhuǎn)可沿外立柱作上下移动。
车床局部照明由变压器TC输出36V安全电压， 通过开关SA控制照明灯EL。
熔断器FU1～FU5分别作主电路和控制电路的 短路保护，FR1与FR2分别为M1和M2的过载保护， 电阻R作为M1的反接制动(zhì dònɡ)限流保护。此 外，接触器KM1与KM2的线圈之间利用各自的辅 助触点实现互锁保护。
图
1-砂轮箱
2-滑座
3-立柱
4-工作台
5-床身
6-横向进给手轮 7-工作台手轮 8-电磁吸盘 21
第二十一页，共93页。
电气控制的要求 (yāoqiú)
1）砂轮电动机M1、冷却泵电动机M2和液压泵电动机M3 在电气上均要求单向转动。
24
第二十四页，共93页。
3.电磁(diàncí) 吸盘控制
充磁 SA1扳向“充磁”位置，SA1的触头SA1-3、SA1-4 闭合，电流继电器触点KA（6-8）闭合，按下按钮SB2， 接触器KM1通电，M1转动；按下按钮SB4，接触器KM2 通电，M3转动，此时可进行磨削加工。表4-1开关SA1的 触点通断情况(qíngkuàng) 去磁 SA1扳向“去磁”位置，SA1的触头SA1-1、SA1-2 闭合，电磁吸盘通以反向电流实现去磁。去磁结束，SA1 扳向“断电”位置，电磁吸盘断电，取下工件。
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第十页，共93页。
4.2.1 Z3040摇臂钻床的主要工作 (gōngzuò)情况
Z3040摇臂钻床主要由底座、内外立 柱、摇臂、主轴箱和工作台等组成，如图 4-3所示。内立柱固定在底座的一端，在 它外面套有外立柱，由于升降螺母固定在 摇臂上，所以摇臂只能与外立柱一起绕内 立柱回转。摇臂的一端为套筒，套装在外 立柱上，并借助丝杠的正、反转(fǎn zhuǎn)可沿外立柱作上下移动。
车床局部照明由变压器TC输出36V安全电压， 通过开关SA控制照明灯EL。
熔断器FU1～FU5分别作主电路和控制电路的 短路保护，FR1与FR2分别为M1和M2的过载保护， 电阻R作为M1的反接制动(zhì dònɡ)限流保护。此 外，接触器KM1与KM2的线圈之间利用各自的辅 助触点实现互锁保护。
图
1-砂轮箱
2-滑座
3-立柱
4-工作台
5-床身
6-横向进给手轮 7-工作台手轮 8-电磁吸盘 21
第二十一页，共93页。
电气控制的要求 (yāoqiú)
1）砂轮电动机M1、冷却泵电动机M2和液压泵电动机M3 在电气上均要求单向转动。
电机驱动系统
3.三相交流电机功率变换器主电路构成
+
+A
+B
+C
Ud
C
-A
-B
-C
功率变换器主电路
A
B C
交流电机电枢绕组
六、无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
控制电路 控制器
永磁 同步电机
转子位置 传感器
自控式永磁 同步电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
PI
ω s*+
+
ω1
FG
cosω1t cos(ω1t -120o)
cos(ω1t -240o)
乘
法
i
*
b+
器
ic*+
ia ib
ωr
PI PI
ic
PWM
a
驱
动 -a
PWM 信 b
号 -b
PWM
产 生
c
-c
函数发生器
三角波
4. 异步电机矢量控制
矢量控制原理 • 经3/2变化、旋转变换后，异步电机变成了直流电机模型。 • 将M-T坐标的M轴定在异步电机转子磁链的方向上，可得
• 缺点： 1. 低速时的转矩脉动。 2. 由于没有电流闭环，容易产生过流。
八、开关磁阻电机控制系统
1. 开关磁阻电机结构
A
• 定、转子为结构双凸结构。
B
C?
• 定、转子齿满足错位原理，
即错开1/m转子齿距。
• 通电一周，转过一个转子齿。
• 需要转子位置传感器。
C
B?