“自控变频同步电机”系统中的交流电机是箝位电动机

针对直流电动机中电枢磁动势的轴线位置由电刷决定的特征，提出了箝位概念，指出自控变频乃是箝位效应的直接后果。对作为电机类型名称的“同步”一词之含义作了明确地阐述，同步电动机是无箝位电动机，稳定运行的同步电动机内频率与本机转速之间的因果关系是以恒定的频率为因。直流电动机是箝位电动机，箝位效应使直流电动机中频率与转速的因果关系颠倒成以易变的转速为因，直流电动机具有优良的控制性能以及无振荡的特性都与箝位的存在密切相关。“自控变频同步电机”系统中的电动机应是交流箝位电动机，而不是同步电动机。     

直流电动机中的箝位效应——兼论无刷直流电动机之实质

无刷直流电动机的出现,使得直流电动机与同步电动机的区别变得模糊了.直流电动机和同步电动机的关键,在于电枢磁动势与直流励磁的磁极之间存在着不同的特定关系.直流电动机中电枢磁动势的轴线位置是由电刷位置决定的,电刷具有箝位的功能.发生在直流电动机内的自控变频作用也是箝位效应的直接结果,直流电动机的优良控制性能与箝位效应的存在密切相关.同步电动机只有接至恒频电源才能稳定运转,同步电动机的特征是功角容易变动,在运行中经常出现转子失步,这与它不存在箝位效应有关.无刷直流电动机中的位置传感器代替了电刷的箝位功能,使得其电机本体内同样存在着箝位效应,它完全没有同步电动机的性能行为.     

基于箝位原理的无换向器电动机

许多文献称无换向器电动机内的电机本体为同步电机,并已把无换向器电动机纳入自控变频同步电机之中。本文指出无换向器电动机中存在着箝位效应,兼评《中国电气工程大典》中相关内容的编排。同步电动机中不存在箝位效应,根据对箝位原理的认识,无换向器电动机与同步电动机是不同类型的电机而与直流电动机应是同类型电机。     

存在箝位效应的直流和交流电动机

直流电动机中的电刷能够指示直流励磁磁极的位置,又可以控制电枢电流的相位,直流电动机应是箝位电动机。本文通过理论分析阐明了箝位效应与直流电动机性能特征之间的关系。箝位和同步是两种不同的运行特征,具有直流励磁磁极的电动机可以据此分成两类型电动机。自控式"同步电动机"是用磁极位置传感器接替原直流电动机中的电刷及其箝位功能并对三相电枢电流之相位直接控制的箝位电动机,而矢量变换控制的"同步电动机"实际上是间接控制三相电枢电流相位的箝位电动机。     

与直流电动机同类型的自控式同步电动机

自控式电动机专指有直流励磁磁极的一种电机.从动态转速的观点,审视同步电动机和直流电动机的两种不同构建模式,它们的区别在于是否允许转子角速度相对于电枢磁动势角速度有所变动,以及由此呈现的不同基本特征.指出自控式的交流电动机是具有箝位效应的直流电动机的新发展.从交流电枢的视角探讨直流电动机原理有助于为工程实践提供有益的启示.     

直流电动机向无换向器化发展的归宿不是同步电机而是广义的直流电动机

首先阐述直流电动机的自控变频运行机制,磁极d轴的检测是电枢电流相位自控的先决条件,磁极位置检测器件或方式的改革演变可视为直流电动机向无换向器化发展的标志。无换向器电动机是直流电动机向无换向器化发展的起步,继而开发正弦交流电机本体的自控变频电动机系统,包括矢量控制技术的应用。今后更可借助计算机控制技术来检测磁极d轴的位置和转速,实现电枢电流或电压的相位自控,推动直流电动机无换向器化进程的深入发展。然而,发展的归宿不是同步电动机而是广义的直流电动机。     

正弦交流广义直流电动机的运行机制及控制性能

为建立广义直流电动机的基础理论,本文从电动机的运行机制着手研究。直流电动机遵循自控变频的运行机制,同步电动机存在瞬态摆振的运行机制。自控变频、电枢电流相位自控和气隙磁场箝位乃分别表现在电动机电路上和电动机气隙中性质统一的电磁现象,而气隙磁场箝位则是以交流馈电的广义直流电动机和近代直流电动机运行中共存的磁场特征,可视为直流电动机的类型标志。同步电动机介入磁极位置检测必在气隙中形成磁场箝位,表明其已转型为广义直流电动机了。正弦交流电动机本体的矢量控制在原理上就与直流电动机的电磁转矩控制完全一致。     

广义直流电动机概论

提出广义直流电动机的概念,是指超越传统直流电动机观念但又具有直流电动机性能特征的电动机,其共同特征是在电动机气隙中存在磁场箝位效应.文中详析了同步电机的失步问题,指出失步属于同步电机的禀性.气隙磁场箝位和失步是性质对立的、分别标志着两个类型电动机的运行表现行为.     

基于自控变频理论的直流电动机运行原理新理解

根据电枢电路自控变数与电流相位自控理论,提出应以直流电动机的自控变频运行机制作为直流电机的核心,直流电动机调节负载时气隙磁场箝位效应维持不变才是直流电动机具有优良控制性能的关键所在。     

同步电机的失步与直流电机的气隙磁场箝位

文章阐明了电机原理中缺少的失步及箝位概念,指出自控变频的电动机实际上是馈电方式交流化的直流电动机。     

光电编码器选型及同步电机转速和转子位置测量

光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是电气传动系统中用来测量电动机转速和转子位置的核心部件。对绝对式、增量式和混合式光电轴编码器的工作原理进行了综述,介绍了光电轴编码器的选型原则、转子速度的测量和转子位置的测量方法。最后,给出了同步电动机变频调速系统中转速和转子位置测量系统的实现。     

Dynamic Control of a Self-Controlled Synchronous Motor Drive System

Dynamic performance of a speed control system containing a self-controlled synchronous motor is analyzed in detail. It is shown that a field voltage control combined with a margin angle control secures safe commutation of the inverter during transients that cause a large variation in the dc link current and that a current limiter enables the motor speed to change almost linearly at a maximum torque. A simple and efficient control strategy for a fast speed response without an overshoot is then proposed, and the effectiveness of this proposed control as well as the field voltage and margin angle controls is confirmed by experimental investigation.     

High Response Control of Stator Watts and Vars for Large Wound Rotor Induction Motor Adjustable Speed Drives

Extremely rapid control response (0.01 s) of stator watts and vars has been obtained on a 15 000-hp wound rotor induction machine with a cycloconverter controlled secondary by means of an orthogonal control scheme which linearizes the machine equations and combines both feedforward and feedback error signals. Leading and lagging power factor and positive or negative stator power flow can be smoothly and rapidly controlled over a speed range in excess of ±35 percent of the induction motor synchronous speed. This doubly fed drive may be termed a "Scherbiustat drive" because the wound rotor induction motor secondary power conversion equipment is the static equivalent of the Scherbius machine. This type of a drive does not employ a dc link in the motor secondary power conversion equipment. It should not be confused with a static Kraemer drive which employs a dc link in the frequency conversion process and was so named because of its similarity to the original Kraemer drive which uses a synchronous converter and a dc motor in the secondary power conversion process. Recently obtained field results have verified the original study results discussed herein.     

降低谐波损耗的异步电机转子槽设计

在变频调速电机的应用中,电源中的高次谐波电流将引起集肤效应,使转子导条电阻及铜损耗增加,这是造成电机效率降低的根本原因,因此必须针对逆变器供电的特殊性设计异步电机。在对国外提出的一种带U形铁心桥的转子槽进行分析的基础上得出确定其尺寸的表达式,并通过电磁场有限元分析来验证,结果表明,这种转子槽能极大降低转子谐波电流、转子谐波损耗。最后,总结出转子槽尺寸与转子导条谐波损耗之间的变化规律,对以后设计该种转子槽具有指导意义。     

Computer-Aided Analysis of a Converter-Fed Saturated Synchronous Motor Drive

ABSTRACT

A method of numerical simulation for evaluation of the performances of a variable speed synchronous motor drive is developed. The machine has rotor saliency with armature and damper windings. Magnetic saturation in both d and q axes are also taken into consideration. The model is focused specially for analysis of a self-controlled reluctance motor drive fed either by voltage source inverter or current commutated inverter. The computer solution permits accurate calculation of current, voltage, and torque waveforms. Sample calculations for highly saturated converter-fed reluctance motor drive are presented including comparison with practical tests.     

Variable-speed control of brushless half-speed synchronous motor byvoltage source inverter

The variable-speed control of a voltage source inverter-fed cylindrical rotor type of brushless half-speed synchronous motor with feedback of the rotor position is described. On the basis of an approximate analysis of the steady state, an expression for torque is derived, and two methods of speed control are discussed. The step response of speed in the drive system is almost the same as that in a speed control method based on a slip frequency control in an induction motor drive, and a relatively high torque is obtained even in a low speed region. The motor has the capability of line start and change over from an induction motor (Gorges phenomenon) to a self-controlled half-speed synchronous motor by using a simple position sensor     

对照同步电动机原理鉴识频率自控的电机

术语"同步电机"频繁出现在自控变频电源馈电的电机系统有关文献中,本文强调按同步电机作用原理鉴识频率自控的电机。在同步电机内功角是个自变量,是电机处于不同运行状态下的标志。凡频率自控的电机,不论是在电枢侧还是励磁的转子侧实施频率自控,两侧磁动势轴线之间或者磁场轴线之间的夹角就必定受到箝制,便不存在增减有一定自由度的功角了。通过与同步电机原理对比并参照箝位概念,容易领悟频率自控的电机之合理归属。     

基于多重凸极跟踪的永磁同步电动机转子位置估计

提出了基于高频信号注入的内埋式永磁同步电动机多重凸极跟踪转子位置估算方法，对电机的多重凸极进行了建模、测量与分析，并设计了多重凸极的解耦观测器，补偿多重凸极对电机转子位置估计的影响；进行了基于多重凸极跟踪算法的控制系统实验。实验结果表明，所提方法能在低速和零速下可靠地估算出转子的磁极位置，且对电机的参数变化不敏感，在补偿了多重凸极的影响后，减小了转子位置估计的误差，提高了估计精度。