无刷直流减速电机几种调速方法

日期:2022-08-08 14:45:56浏览量:78446

要改变无刷直流减速电机的转速,可以从以下三个方面入手:

1.为了改变定子旋转磁场的转速n1,改变异步电机定子绕组的极对数P,即所谓的变极调速(不能均匀调速)。2.改变电机所接电源的频率以改变n1,即所谓的变频调速;3.改变电机的转差率S。


(1)改变加定子的端电压,因此需要用调压器调压;(2)改变定子电阻或漏抗,因此必须在定子串联外加电阻或电抗器;(3)改变转子电阻,为此采用绕线电机,将转子电路串入外加电阻;(4)改变转子电抗,因此必须将电抗或电容器串入转子电路。5)调速电机在转子电路中引入转差率F2=SF1的外加电势,因此必须使用另一台电机提供所需的外加电势。电机可与原电机共轴,也可与原电机共轴,从而将几台电机串联起来,达到调速的目的,称为串级调速。串级调速可以用可控硅调速代替。其基本原理是:先用半导体整流器将异步电机转子电路中的转差频率交流电流整流为直流,再通过可控硅逆变器将直流变为交流,送回交流电网。此时,逆变器的电压相当于转子电路中的电势,控制逆变器的逆变角,可以改变逆变器的电压,即转子电路中的电势,从而达到调速的目的。从以上分析可以看出,异步电机的调速方法有很多,调速电机主要有三种,即变极调速、变频调速和改变转子电阻调速。

无刷直流减速电机

二、变极调速。由于无刷直流减速电机正常运行时的转差率S很小,电机的转速n=n1(1-S)取决于同步转速n1。从n1=60f1/P可以看出,当电源频率f1不变时,定子绕组的极对数P会发生变化。例如,当极对数翻倍时,同步速度会下降一半,然后电机的速度会下降一半左右。显然,这种调速方法只能一级一级地改变速度,而不能平稳调速。

变极电机一般采用鼠笼转子,因为鼠笼转子的极对数可以随着定子极对数的变化而自动变化,使转子磁场的极对数总是相等,产生平均电磁转矩。如果是绕组转子,当定子极对数发生变化时,转子绕组必须相应地改变连接方式,以获得与定子相同的极对数,这非常不方便。

要使定子有两个极对数,很容易得到的方法是使用两个极对数不同的定子绕组,每次使用其中一个,即所谓的双绕组变极。显然,这是一种非常不经济的方法,只在特殊情况下使用。理想的方法是:只安装一套定子绕组,通过改变绕组连接获得两个或两个以上的极对数,即所谓的单绕组变极。对于倍极比(如2/4、4/8等),单绕组变极已经被人们采用。随着科学技术的发展,单绕组变极也被广泛应用于非倍极比(如4/6、6/8等)和三速(如4/6/8等)。

三、变频调速。当电源频率f1发生变化时,同步转速n1=60f1/P与频率成正比,因此电机的转速n也发生变化,因此改变电源频率可以平稳调节异步电机的转速。变频调速可分为U/F控制、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制等。(1)U/F控制。U/F控制是基于改变电源频率调速,保证调速电机磁通不变的思想,获得理想的转矩-速度特性。这种控制方法基本上用于通用变频器。U/F控制变频器结构非常简单,缺点是变频器采用开环控制,无法达到较高的控制性能,低频时必须进行转矩补偿,以提高低频转矩特性。(2)转差频率控制。转差频率控制是一种直接控制转矩的控制方法。在U/F控制的基础上,根据知道异步电机实际转速对应的电源频率,并根据预期转矩调整变频器的输出频率,使电机具有相应的输出转矩。这种控制方法需要在控制系统中安装速度传感器,有时还会增加电流反馈来控制频率和电流,因此是一种闭环控制方法。该方法能使变频器稳定性好,对快速加减速和负载变化有良好的响应特性。

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(3)矢量控制。矢量控制是通过矢量坐标电路控制电机定子电流的大小和相位,分别控制D、q、O坐标轴系中的励磁电流和转矩电流,从而达到控制电机转矩的目的。通过控制各矢量的作用顺序、时间和零矢量的作用时间,可以形成各种PWM波,达到不同的控制目的,如形成开关次数最少的PWM波,以减少开关损耗。目前,变频器中实际应用的矢量控制模式主要有两种:基于特殊频率控制的矢量控制模式和无速度传感器的矢量控制模式。

基于转差频率的矢量控制模式与转差频率控制模式的正常特性相同,但基于转差频率的矢量控制也通过坐标变换控制电机定子电流的相位。满足一定条件,消除转矩电流过渡过程中的波动。因此,基于转差频率的矢量控制模式可以大大提高输出特性。但该控制模式属于闭环模式,需要在电机上安装速度传感器,因此应用范围有限。

无速度传感器矢量控制是通过坐标变换分别控制励磁电流和扭矩电流,然后通过控制电机定子绕组上的电压和电流来识别转速,从而达到控制励磁电流和扭矩电流的目的。该控制方法调速范围广,启动扭矩大,工作可靠,操作方便,但计算复杂,一般需要专用处理器进行计算。因此,该方法的实时性并不理想,控制精度受计算精度的影响。

(4)直接扭矩控制。直接扭矩控制是利用空间矢量坐标的概念,在定子坐标系下分析交流电机的数学模型,控制电机的磁链和扭矩,通过检测定子电阻达到观察定子磁链的目的,从而节省了矢量控制等复杂的变换计算。系统直观简洁,计算速度和精度均高于矢量控制模式。即使在开环状态下,也能输出100%的额定扭矩,对变频器向多台电机供电的多拖动具有负荷平衡功能。

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