同步电机的变频调速系统.docx

摘要：采用电力电子装置实现电压-宾律协调控制，改变了同步电动机历来只能恒速运行而不能调速的面貌，使它和异步电机一样成为了可调速电机家族中的一员。起动费时、重载时震荡或失步等问题已经不再是同步电机广泛应用的障碍，同步电动机调速系统的应用正在飞速发展着。本文首先概括同步电机变压变频调速的特点及其基本类型，然后介绍了几种应用较广的系统，阐明了同步电机的多变量数学模型，最后讨论了自控变频同步电动机调速系统。
关键词：同步电机，变频调速，

目录
TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc421473825"1同步电动机变压变频调速的特点及其基本类型PAGEREF_Toc421473825\h3
HYPERLINK\l"_Toc421473826"1.1概述PAGEREF_Toc421473826\h3
HYPERLINK\l"_Toc421473827"1.2同步调速系统的特点PAGEREF_Toc421473827\h4
HYPERLINK\l"_Toc421473828"2他控变频同步电动机调速系统PAGEREF_Toc421473828\h5
HYPERLINK\l"_Toc421473829"2.1转速开环恒压频比控制的同步电动机群调速系统PAGEREF_Toc421473829\h5
HYPERLINK\l"_Toc421473830"2.2由交-直-交电流型负载换流变压变频器供电的同步电动机调速系统PAGEREF_Toc421473830\h6
HYPERLINK\l"_Toc421473831"2.3由交-交变压变频器供电的大型低速同步电动机调速系统PAGEREF_Toc421473831\h7
HYPERLINK\l"_Toc421473832"2.4按气隙磁场定向的同步电动机矢量控制系统PAGEREF_Toc421473832\h8
HYPERLINK\l"_Toc421473833"3自控变频同步电动机调速系统PAGEREF_Toc421473833\h11
HYPERLINK\l"_Toc421473834"3.1梯形波永磁同步电动机（无刷直流电动机）的自控变频调速系统PAGEREF_Toc421473834\h12
HYPERLINK\l"_Toc421473835"3.2正弦波永磁同步电动机的自控变频调速系统PAGEREF_Toc421473835\h14
HYPERLINK\l"_Toc421473836"参考文献PAGEREF_Toc421473836\h15


1同步电动机变压变频调速的特点及其基本类型
历史上最早出现的是直流电动机19世纪末，出现了交流电和交流电动机为了改善功率因数，同步电动机应运而生。同步电动机也是一种交流电机。既可以做发电机用，也可做电动机用，过去一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机等。
最初的同步电动机只用于拖动恒速负载或用于改善功率因数的场合。在恒定频率下运行的大型同步电动机又存在着容易发生失步和振荡的危险，以及起动困难等问题。因此，在没有变频电源的情况下，很难对同步电动机的转速进行控制。
1.1概述
同步电动机历来是以转速与电源频率保持严格同步著称的。只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。
采用电力电子装置实现电压-频率协调控制，改变了同步电动机历来只能恒速运行不能调速的面貌。起动费事、重载时振荡或失步等问题也已不再是同步电动机广泛应用的障碍。
同步电机的特点与问题：优点：
（1）转速与电压频率严格同步；（2）功率因数高到1.0，甚至超前。
存在的问题：
（1）起动困难；（2）重载时有振荡，甚至存在失步危险。
问题的根源：供电电源频率固定不变
解决办法：
采用电压-频率协调控制，例如：对于起动问题而言，可以通过变频电源频率的平滑调节，使电机转速逐渐上升，实现软起动。对于振荡和失步问题而言，可采用频率闭环控制，同步转速可以跟着频率改变，于是就不会振荡和失步了。
同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。
同步电机的突出优点：控制励磁来调节它的功率因数，可以使功率因数高到1.0，甚至超前。
同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需