三相自起动永磁同步电动机定

三相自起动永磁同步电动机定、转子的绕组分布示意图，定子上有A 、B 、C 三相绕组，转子上有永磁体m 和笼型起动绕组。定子A 相绕组轴线与转子d 轴方向间的夹角为θ，转子以电角速度ω逆时针旋转，转子q 轴沿逆时针方向超前d 轴90º电角度。为简明起见，笼型起动绕组用d 轴和q 轴方向上各自短路的绕组kd 和kq 来代替，并且已将起动绕组的参数折算到定子方，同时设永磁体交链于定子相绕组磁链的幅值保持不变。

晶闸管双向调压电路采用MJYS —JL-350晶闸管模块，模块内由晶闸管主电路和移相触发电路两部分组成。移相触发电路对来自电网的同步信号进行整形、限幅并和触发信号电平相比较，产生触发方波脉冲，由高频振荡器对触发方波完成调制和脉冲再分配，通过功放电路对其进行功率放大后触发晶闸管。移相触发电路封装在晶闸管模块内，只需从外部输入一个0～10 V 的交流控制信号，即可以改变晶闸管触发角，控制晶闸管双向调压电路的输出电压

永磁同步电动机转子外径表面均匀，应属于隐极电机。但是，从电气性能上看，永磁同步电动机却属于凸极电机。这是因为同步电机的主要参数直、交轴电枢反应电抗aq ad X X 、分别决定于直、交轴电枢反应磁路的磁导，在电励磁同步电动机中，aq ad X X >；但在永磁同步电动机中，情况有所不同，因为在直轴磁路中有永磁体，永磁体的磁导率很低，其导磁性能与空气相似，因而大大减小了直轴电枢反应的作用，表现为ad X 较小，如图4-2所示；而在交轴磁路中，主要是软铁极靴和套环类的磁性材料，导磁性能较好，交轴电枢反应的作用较大，aq X 较大，如图4-2所示。因此，在永磁同步电动机中aq ad X X <。

(1)移相电路

双向晶闸管的触发方式有主电路正、负电压和门极正、负脉冲两两组合共4种，主电路电压正负半波给出一个负脉冲，因为负脉冲触发所需要的门极电压和电流较小，可保证足够大的触发功率。移相触发器采用IRMCK201芯片，该触发器由交流电网直接供电，无须外加同步脉冲变压器和外接直流工作电源，并且能直接用于晶闸管控制及耦合触发，具有锯齿波线性好、移相范围宽、输出电流大等优点。3块IRMCK201控制模块分别接在电流三相上，“APHASE ”接三相交流电源，“LOAD ”接负载，Ui 。为控制电压输入，通过IRMCK201后在9脚输出移相触发脉

冲触发双向晶闸管。

(2)掉电数据保护

用户启动电动机时设定了启动参数，总是希望再次运行时恢复上一次掉电前的态(即掉电保护)。本系统采用了E2PROM2864作为掉电保护芯片，存储用户设置的启动电流、启动转矩和启动时间等参数。

(3)键盘控制和LCD显示

键盘作为用户操作的主要工具，实现各类启动参数的设置、电动机启动和停止。键盘接口8279对4×4的键盘自动扫描，接收键盘上的输入信息并存入内部FIFO缓冲器，自动向CPU请求中断。液晶显示采用GDM0801B，这是一块5×8点阵的单行液晶模块，内置控制器KS0066U，+5 V供电和标准接口特性。

(4)D／A转换电路和光电隔离

CPU计算出的移相电路控制电压是数字量，需经过数模转换得到模拟电压。D ／A芯片采用常见的DAC0832，片内带数据锁存器，电流输出。电动机软启动用于工业现场，单片机等数字电路部分很容易受到交流电气信号的干扰而导致系统程序出错。在D／A转换和移相模块间采用光电隔离。本系统采用TLP521光电耦合器，它由GaAs红外发光二极管和硅光敏三极管组成，输出、输入之间隔离电压高达2 500 V，响应速度在饱和使用时超过10 kbps。

整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成，元件的直观连接与实际的主电路相像似，其中主要包括：速度给定环节，PI速度调节器、坐标变换模块、磁场定向模块、滞环电流调节器、IGBT逆变器元件、异步电动机元件以及测量和显示模块。这些元件都有设置对话框，用户可以方便的选择元件类型和设置参数。在整个控制系统的仿真模型中，交流异步电机的模型是最重要的元件，在Powerlib中给出了各种电机模型，这大大减少了交流调速系统的建模难度。

由仿真波形可以看出，在的参考转速下，系统空载启动，转速很快达到给定值，电流和转矩波形较为理想。t=0.2s时转速突加到180r/min，电流和电磁转矩相应增加，随即又到达稳定状态。t=0.4s时转速突然下降，电流和转矩也立即跟随变化。t=0.6s时突加负载扰动，转矩马上突变，电流也相应增加，而转速几乎没有变化。t=0.8s时突减负载，转矩和电流同时变化，转速仍然稳定在给定的120r/min上。定转子磁链响应也随着变化过程增大和减小。可见，整个过

程中转速给定和负载扰动频繁突变，而转速能很好的跟随给定值，且响应时间短，过渡过程快，有很好的跟随和抑制扰动的性能。整个变化过程中电磁转矩也能够瞬间响应，并很快达到稳定。在稳态时的转矩有很小的脉动，这主要是由于电流换向和滞环控制器频繁切换造成的，脉动大小跟滞环宽度有关。

非线性是指变量之间的数学关系，不是直线，而是曲线、曲面、或不确定的属性。

状态变量和输出变量相对于输入变量的运动特性不能用线性关系描述的控制系统。

永磁同步电动机的定子与一般电励磁同步电动机的定子相同，定子铁芯通常由带有齿和槽的冲片叠成，在槽中嵌入交流绕组。当三相对称电流通入三相对称绕组时，在气隙中产生同步旋转磁场。转子部分则采用永磁体励磁。