特種電機及驅(qū)動技術(shù)-2011課件

《特種電機及驅(qū)動技術(shù)》

課程報告班級：學(xué)號：姓名：電話：任課教師：金宗華提交日期：2011年12月7日上午10點30（研究生樓1102）1論文題目：特種電機系統(tǒng)的分析和驅(qū)動論文要求：（1）選擇一個特種電機系統(tǒng)（2）說明此特種電機應(yīng)用或研究的實際意義（3）分析此特種電機的結(jié)構(gòu)和工作原理（4）分析此特種電機的優(yōu)點（5）分析此特種電機的缺點（6）分析此特種電機的發(fā)展情況（7）分析此特種電機的驅(qū)動系統(tǒng)（8）總結(jié)此特種電機的系統(tǒng)2論文題目：特種電機系統(tǒng)的分析和驅(qū)動3開關(guān)磁阻調(diào)速電動機系統(tǒng)20世紀80年代初-隨電力電子、微電腦和自動控制技術(shù)發(fā)展而研發(fā)的新型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)具有-交直流調(diào)速優(yōu)點繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)-出現(xiàn)的新一代無極調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)磁阻調(diào)速電機系統(tǒng)5論述開關(guān)磁阻調(diào)速電動機系統(tǒng)-組成及工作原理分析以往調(diào)速方式相比較的優(yōu)缺點SRD產(chǎn)品的新發(fā)展6（2）說明此特種電機應(yīng)用或研究的實際意義7開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)（SRD）應(yīng)用開關(guān)磁阻電機-應(yīng)用于工業(yè)、航空業(yè)、家用電器SRD系統(tǒng)-很多性能指標上達到很高的水平整個系統(tǒng)綜合性能指標-達到或超過工業(yè)中長期廣泛應(yīng)用的一些變速傳動系統(tǒng)9（3）分析此特種電機結(jié)構(gòu)和工作原理10開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)（SRD）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜-機電一體化裝置主要組成開關(guān)磁阻電動機功率變換組件控制器位置檢測傳感器SRD結(jié)構(gòu)及工作原理11SRD運行-需在線實時監(jiān)測跟蹤-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)軸速度電機各極電流根據(jù)控制目標綜合上述信息-輸出控制指令實現(xiàn)-運行控制及保護等功能13轉(zhuǎn)子位置檢測環(huán)節(jié)SRD重要部分檢測到的-轉(zhuǎn)子相位信號各相主令開關(guān)器件-正確進行邏輯切換的依據(jù)速度控制-提供速度反饋信號14SRD電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖15（4）分析此特種電機的優(yōu)點17開關(guān)磁阻電機-四象限運行具有-電動與制動儲能運行狀態(tài)稱-再生能力系統(tǒng)-效率較高優(yōu)點181)電機結(jié)構(gòu)-簡單堅固因轉(zhuǎn)子無繞組-制造工藝簡單，成本低廉，可工作于極高轉(zhuǎn)速定子堅固耐用-線圈嵌放容易，制作方便，端部短而牢固嚴謹設(shè)計結(jié)構(gòu)-使工作可靠能適用于-惡劣、高溫、強振動環(huán)境193)由控制器根據(jù)起動與運行的不同-可預(yù)定控制-起動極導(dǎo)通時間協(xié)調(diào)-各極通電時差使電機-起動轉(zhuǎn)矩增大相對其他起動方式-起動電流縮小2130％額定電流-對應(yīng)150％額定轉(zhuǎn)矩適用于-頻繁起制動和正反轉(zhuǎn)特別適合-重載起動、頻繁起動機械設(shè)備低速性能好沒有感應(yīng)電動機在起動時所出現(xiàn)-沖擊電流現(xiàn)象震動大幅減小-提高電機安全系數(shù)224)可實現(xiàn)-轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)電動與發(fā)電運行狀態(tài)-自動轉(zhuǎn)換工作效率高-節(jié)約電能損耗主要產(chǎn)生于-定子溫升較小-電機易于冷卻轉(zhuǎn)子無永磁體-可允許有較高溫升不必擔(dān)心消磁-導(dǎo)致性能降低236)由整個系統(tǒng)的先進設(shè)計-功率變換器工作時不會出現(xiàn)直通故障無-直通短路危險主要元器件-絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）不易-燒毀提高-可靠性257)具備-四象限運行狀態(tài)較強的再生制動-大幅度節(jié)約電能有利于環(huán)保模糊控制-使容錯能力增強某一相故障-電機仍可以轉(zhuǎn)動只是-轉(zhuǎn)矩有所減小26（5）分析此特種電機的缺點271)電機控制只能1拖1不像交流變頻調(diào)速中-一臺變頻器可帶動兩臺或多臺電機2)只能專機專用不像交流變頻調(diào)速中-當(dāng)變頻器發(fā)生故障時可將電機切換至工頻電源繼續(xù)運行293)理論特殊-未像其他較成熟調(diào)速技術(shù)普及，推廣難度大交流變頻調(diào)速-20世紀60年代時技術(shù)上已趨成熟我國引進紡織機械中-已大量應(yīng)用真正意義上的普及-推廣在40年以后原因-要培養(yǎng)大批專業(yè)技術(shù)人員以開發(fā)新產(chǎn)品、維修與維護30SRD理論推廣-還在初中期還需-培養(yǎng)大量技術(shù)人員不斷完善系統(tǒng)-提高集成化程度開發(fā)新產(chǎn)品-培訓(xùn)售后維護人員31（6）分析此特種電機的發(fā)展情況32高精度伺服型SRD大功率組合式SRDSRD產(chǎn)品的新發(fā)展331.高精度伺服型SRD目前-國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代采用-最新控制芯片控制策略-仍是20世紀80年代技術(shù)根據(jù)位置檢測傳感器提供的-相位信號采用-電流斬波、電壓脈寬調(diào)制和單脈沖控制控制結(jié)果-響應(yīng)慢、轉(zhuǎn)矩波動大很難在50r／min以下取得-良好實用效果34高精度伺服型SRD產(chǎn)品采用絕對位置編碼器-作電機傳感器測速信號-由原有每轉(zhuǎn)幾脈沖至十幾脈沖提高到幾百至幾千脈沖減小測速反饋時間-提高控制相應(yīng)速度結(jié)合相繞組波形控制技術(shù)-改善電源波形35平滑-低速轉(zhuǎn)矩脈動實用最低轉(zhuǎn)速-達到10r／min以下電機動態(tài)響應(yīng)時間-減少至3ms產(chǎn)品最大規(guī)格-達315kW362.大功率組合式SRD與交流變頻調(diào)速-相仿受電力電子元件-容量和價格限制SRD向大容量發(fā)展-受到限制目前國內(nèi)使用的技術(shù)成熟的最大功率SRD產(chǎn)品-僅為400kW37若利用SRD電機的結(jié)構(gòu)特點所有繞組-分為兩組可用兩臺同功率控制器-同步驅(qū)動一臺更大功率的電機成熟控制器技術(shù)和一定電力電子元件條件下實現(xiàn)-2倍、多倍的電機容量比單機大功率SRD具備優(yōu)點38比單機大功率-SRD優(yōu)點1）因控制器-多臺使用降壓變壓器供電-整個系統(tǒng)實現(xiàn)高壓調(diào)速2）由提高控制功率的做法-使用多臺控制器一臺故障時可切除-電機輸出功率按比例降低電機仍可正常工作-提高系統(tǒng)可靠性393）多臺控制器-可使用數(shù)臺移相變壓器(或1臺多副邊變壓器)供電實現(xiàn)-脈沖整流改善-電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)減小-諧波危害40（7）分析此特種電機的驅(qū)動系統(tǒng)41根據(jù)SRD原理減小-電機轉(zhuǎn)矩脈動可增加-電機相數(shù)相數(shù)-增加功率電路-復(fù)雜程度增加提高-SRD系統(tǒng)成本六相SRD42采用六相12／10極六相電機六相12／10極電機結(jié)構(gòu)示意圖43繞組連接六相12／10極繞組連接示意圖44繞組連接A1

與A2，B1

與B2，C1

與C2，D1

與D2，E1

與E2，F(xiàn)1

與F2-各繞組串接45功率電路六相12／10極功率電路1示意圖46功率電路六相12／10極功率電路2示意圖47功率電路電路-采用6只功率開關(guān)元件和6只續(xù)流二極管通常三相SRD中采用-三相半橋式電路完全一樣實現(xiàn)降低轉(zhuǎn)矩脈動-不增加系統(tǒng)成本的目的48（7）總結(jié)此特種電機系統(tǒng)49交流變頻調(diào)速感應(yīng)電動機-相比開關(guān)磁阻電機-成本、效率、調(diào)速性能、單位體積功率、可靠性、散熱性等具有明顯優(yōu)勢開關(guān)磁阻電機-寬廣速度和功率范圍內(nèi)能保持較高效率和較高起動轉(zhuǎn)矩交流變頻調(diào)速感應(yīng)電動機-難以比擬總結(jié)50感應(yīng)電動機要取得與直流電機相近的調(diào)速特性-需采用復(fù)雜矢量控制系統(tǒng)SRD電機通過-調(diào)整占空比、電壓、電流可得