日期：2022-08-08 14:45:56瀏覽量：78580
要改變無刷直流減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以從以下三個方面入手：
1.為了改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1，改變異步電機(jī)定子繞組的極對數(shù)P，即所謂的變極調(diào)速(不能均勻調(diào)速)。2.改變電機(jī)所接電源的頻率以改變n1，即所謂的變頻調(diào)速；3.改變電機(jī)的轉(zhuǎn)差率S。
(1)改變加定子的端電壓，因此需要用調(diào)壓器調(diào)壓；(2)改變定子電阻或漏抗，因此必須在定子串聯(lián)外加電阻或電抗器；(3)改變轉(zhuǎn)子電阻，為此采用繞線電機(jī)，將轉(zhuǎn)子電路串入外加電阻；(4)改變轉(zhuǎn)子電抗，因此必須將電抗或電容器串入轉(zhuǎn)子電路。5）調(diào)速電機(jī)在轉(zhuǎn)子電路中引入轉(zhuǎn)差率F2=SF1的外加電勢，因此必須使用另一臺電機(jī)提供所需的外加電勢。電機(jī)可與原電機(jī)共軸，也可與原電機(jī)共軸，從而將幾臺電機(jī)串聯(lián)起來，達(dá)到調(diào)速的目的，稱為串級調(diào)速。串級調(diào)速可以用可控硅調(diào)速代替。其基本原理是：先用半導(dǎo)體整流器將異步電機(jī)轉(zhuǎn)子電路中的轉(zhuǎn)差頻率交流電流整流為直流，再通過可控硅逆變器將直流變?yōu)榻涣?，送回交流電網(wǎng)。此時，逆變器的電壓相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電路中的電勢，控制逆變器的逆變角，可以改變逆變器的電壓，即轉(zhuǎn)子電路中的電勢，從而達(dá)到調(diào)速的目的。從以上分析可以看出，異步電機(jī)的調(diào)速方法有很多，調(diào)速電機(jī)主要有三種，即變極調(diào)速、變頻調(diào)速和改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速。
二、變極調(diào)速。由于無刷直流減速電機(jī)正常運(yùn)行時的轉(zhuǎn)差率S很小，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=n1(1-S)取決于同步轉(zhuǎn)速n1。從n1=60f1/P可以看出，當(dāng)電源頻率f1不變時，定子繞組的極對數(shù)P會發(fā)生變化。例如，當(dāng)極對數(shù)翻倍時，同步速度會下降一半，然后電機(jī)的速度會下降一半左右。顯然，這種調(diào)速方法只能一級一級地改變速度，而不能平穩(wěn)調(diào)速。
變極電機(jī)一般采用鼠籠轉(zhuǎn)子，因?yàn)槭蠡\轉(zhuǎn)子的極對數(shù)可以隨著定子極對數(shù)的變化而自動變化，使轉(zhuǎn)子磁場的極對數(shù)總是相等，產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩。如果是繞組轉(zhuǎn)子，當(dāng)定子極對數(shù)發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)子繞組必須相應(yīng)地改變連接方式，以獲得與定子相同的極對數(shù)，這非常不方便。
要使定子有兩個極對數(shù)，很容易得到的方法是使用兩個極對數(shù)不同的定子繞組，每次使用其中一個，即所謂的雙繞組變極。顯然，這是一種非常不經(jīng)濟(jì)的方法，只在特殊情況下使用。理想的方法是：只安裝一套定子繞組，通過改變繞組連接獲得兩個或兩個以上的極對數(shù)，即所謂的單繞組變極。對于倍極比（如2/4、4/8等），單繞組變極已經(jīng)被人們采用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單繞組變極也被廣泛應(yīng)用于非倍極比（如4/6、6/8等）和三速（如4/6/8等）。
三、變頻調(diào)速。當(dāng)電源頻率f1發(fā)生變化時，同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/P與頻率成正比，因此電機(jī)的轉(zhuǎn)速n也發(fā)生變化，因此改變電源頻率可以平穩(wěn)調(diào)節(jié)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速可分為U/F控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等。(1)U/F控制。U/F控制是基于改變電源頻率調(diào)速，保證調(diào)速電機(jī)磁通不變的思想，獲得理想的轉(zhuǎn)矩-速度特性。這種控制方法基本上用于通用變頻器。U/F控制變頻器結(jié)構(gòu)非常簡單，缺點(diǎn)是變頻器采用開環(huán)控制，無法達(dá)到較高的控制性能，低頻時必須進(jìn)行轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，以提高低頻轉(zhuǎn)矩特性。（2）轉(zhuǎn)差頻率控制。轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方法。在U/F控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)知道異步電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)預(yù)期轉(zhuǎn)矩調(diào)整變頻器的輸出頻率，使電機(jī)具有相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。這種控制方法需要在控制系統(tǒng)中安裝速度傳感器，有時還會增加電流反饋來控制頻率和電流，因此是一種閉環(huán)控制方法。該方法能使變頻器穩(wěn)定性好，對快速加減速和負(fù)載變化有良好的響應(yīng)特性。
（3）矢量控制。矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電機(jī)定子電流的大小和相位，分別控制D、q、O坐標(biāo)軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。通過控制各矢量的作用順序、時間和零矢量的作用時間，可以形成各種PWM波，達(dá)到不同的控制目的，如形成開關(guān)次數(shù)最少的PWM波，以減少開關(guān)損耗。目前，變頻器中實(shí)際應(yīng)用的矢量控制模式主要有兩種：基于特殊頻率控制的矢量控制模式和無速度傳感器的矢量控制模式。
基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制模式與轉(zhuǎn)差頻率控制模式的正常特性相同，但基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制也通過坐標(biāo)變換控制電機(jī)定子電流的相位。滿足一定條件，消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動。因此，基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制模式可以大大提高輸出特性。但該控制模式屬于閉環(huán)模式，需要在電機(jī)上安裝速度傳感器，因此應(yīng)用范圍有限。
無速度傳感器矢量控制是通過坐標(biāo)變換分別控制勵磁電流和扭矩電流，然后通過控制電機(jī)定子繞組上的電壓和電流來識別轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制勵磁電流和扭矩電流的目的。該控制方法調(diào)速范圍廣，啟動扭矩大，工作可靠，操作方便，但計算復(fù)雜，一般需要專用處理器進(jìn)行計算。因此，該方法的實(shí)時性并不理想，控制精度受計算精度的影響。
（4）直接扭矩控制。直接扭矩控制是利用空間矢量坐標(biāo)的概念，在定子坐標(biāo)系下分析交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電機(jī)的磁鏈和扭矩，通過檢測定子電阻達(dá)到觀察定子磁鏈的目的，從而節(jié)省了矢量控制等復(fù)雜的變換計算。系統(tǒng)直觀簡潔，計算速度和精度均高于矢量控制模式。即使在開環(huán)狀態(tài)下，也能輸出100%的額定扭矩，對變頻器向多臺電機(jī)供電的多拖動具有負(fù)荷平衡功能。
