无换向器电机换流方法研究

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1、无换向器电机换流方法研究

2、第1内容加载中...电角度的工作周期。若电机沿绕组ABC方向旋转，则绕组通电顺序为500)this.style.ouseg(this)">。选取500)this.style.ouseg(this)">的电角度分析区间为：换流前为A相绕组与B相绕相通电，500)this.style.ouseg(this)">电角度分析区间端点为B、C两相换流开始处，电流IL从B相绕组换到C相绕组（即换流状态），在从B相绕组换流到C相绕组的过程中，B相电流不断减少，C相电流不断增加，B、C两相之间就存在一短路电流ik，换流开始

3、时短路电流ik＝0，换流结束时短路电流ik＝IL。换流结束后转为单流模式，A，C两相通电，直到下一个换流状态（A，B两相换流），电阻换流和单流状态原理图和电机500)this.style.ouseg(this)">工作周期和分析区间示意图如图2、图3所示。图中Lc为平波电抗器绕组。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">在换流状态下电机的电压和电流方程为500)this.style.ouseg(this)"

4、>500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">　　在电机状态分析过程中，采用d－q坐标系统，电机的基本方程为［4］500)this.style.ouseg(this)">电机的电磁转矩方程为500)this.style.ouseg(this)">将方程（1），（2）转换到d－q坐标系，并将式（1），（2），（3），（4）联立求解，可得到换流状态和单流状态的状态方程和数学模型。3　换流控制方法研究　　电机的换流能力由换流剩余角δ决定，δ＝γ－μ为在换流过程中晶闸管实际

5、承受反压的电角度。实际换流超前角γ随着电机电流的增大而减少，换流重迭角μ随着电机电流I的增大而增大。当γ＝μ时对应的负载电流就为电机的换流极限电流Imax，Imax越大，电机换流能力越强。一般空载换流超前角γ0越大，换流极限Imax越大，电机换流更可靠，但γ0增大，电机转矩脉动增加，转矩平均值下降，功率因数和效率下降。　　为实现优良的换流控制和电机性能，本文提出了恒μ－恒γ控制方式。恒μ－恒γ控制方法的基本思想就是通过调节励磁电流If和空载换流超前角γ0，补偿电流的增大而引起的换流重叠角μ的增大，同时补偿电机电枢反应的影响，使电机合

6、成磁通Φ0与负载磁势Fa之间的相对位置不变，电机实际换流超前角γ保持恒定，同时相应地变化合成磁通的大小，保证换流重迭角恒定。　　在无换向器电机数学模型的基础上，对恒μ－恒γ控制方式下电机的性能进行了计算机仿真和分析，并对恒γ控制方式和恒δ控制方式进行计算机仿真和比较分析，仿真用电机参数如表1所示。恒μ－恒γ控制方式下，电机励磁电流If和空载换流超前角γ0变化的曲线如图4所示，各种换流控制方式下电机的转矩特性和机械特性如图5和图6所示。本文的计算机仿真和实验数据曲线采用标么值。500)this.style.ouseg(this)">表

7、1中电感值和电阻值均为标么值。500)this.style.ouseg(this)">　　由图5可见，采用恒μ－恒γ控制方式时，由于励磁电流随负载电流的增加而增加，补偿了换流重迭角μ和电机功角θ的变化，使得在空载换流超前角γ0调节不大的情况下，能够基本保持换流剩余角δ和换流重迭角μ恒定，这样就使得电机在轻载和重载条件下，都能保持较高的功率因数，减少了电机的转矩脉动。且在轻载情况下，励磁电流小，可减少转子铜耗和铁耗，提高了电机的效率。而在恒δ控制或恒γ控制方式下，在重载情况下，为了补偿换流重迭角μ的增大，γ0取得较大，因此重载情况下功

8、率因数下降，转矩脉动增加。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">　　在转矩特性方面，由图7可见，恒μ－恒γ控制方式的电机电磁转矩是随着负载的增大而增大，且在不考虑饱和的情况下，恒μ－恒γ控制方式下电磁转矩基本上与负载电流的平方成正比变化，这种方式具有较强的过载能力，具有直流串激电动机的转矩特性。而在恒δ控制或恒γ控制方式下，当负载电流增大到一定程度时，电机的电磁转矩反而随电流的增大而下降，这对电机的运行是很不利的，且过载能力较差。　　在机械特性方面，恒δ控制和

9、恒γ控制的转速随着负载电流的增加而增加，呈上翘趋势，显然对电机稳定工作是很不利的，而恒μ－恒γ控制方式的机械特性呈下垂趋势，有利于电机的稳定运行，恒μ－恒γ控制方式的机械特性接近串激直流电动机的机械特性。　　在表1所示参数的交－交变频