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PMSM电机矢量控制之电流采样原理分析

PMSM电机矢量控制之电流采样原理分析
PMSM电机矢量控制之电流采样原理分析

PMSM 电机矢量控制之电流采样原理分析

摘要:本文分析了PMSM 电机磁场定向控制(FOC)器的电流采集硬件电路,包括母线电流采样和相线电流采样的电路分析。以下电路是业界常用、稳定、经典的不二之选,工作之余,在此与同僚分享一下。

156

21R Uop Up R Up V cc -=-----------------------------------------(1-1) 158

N 157N O R U R U U =--------------------------------------------------(1-2) P N U U =-----------------------------------------------------------(1-3)

整理后,代入数值得:

230

U 220V 10U OP CC P +=-----------------------------------------(1-4) O N U 11.21.2U =----------------------------------------------------(1-5) P N U U =-----------------------------------------------------------(1-6)

最终,推出:

OP O U 8.93V 1.34U +=-----------------------------------------(1-7)

一、当MOS 管IRFB3607处于正向导通状态时,电流在一定范围内会使二极管D13处于不导通状态(Up-Un<0.7V),但是电流超过阈值后,便会使二极管D13导通,并将电压嵌制在0.7V 。当MOS 管IRFB3607处于反向导通状态时,其体二极管也起到电压嵌制作用,电路工作原理相似。

56

92BM P 93P CC R R U U R U V +-=----------------------------------------------------------------------(2-1) 132

OP N 140N O R U U R U U -=----------------------------------------------------------------------(2-2) P N U U =---------------------------------------------------------------------------------------(2-3) 令15692R R R =+,代入上式(2-1),整理得:

93

1BM 93CC 1P R R U R V R U ++=----------------------------------------------------------------------(2-4) 140132OP 140O 132N R R U R U R U ++=

--------------------------------------------------------------------(2-5) P N U U =----------------------------------------------------------------------------------------(2-6) 整理以上各式可得:

OP 931132931140BM 93113214013293CC 9311321401321O U )

R (R R )R (R R U )R (R R )R (R R V )R (R R )R (R R U ++-+++++=

------(2-7) 分析(2-7)式可知,第一项应该是基准电压,必须有CC CC 9311321401321V 2

1V )R (R R )R (R R =++,第二项和第三项的系数应该相等,即)

R (R R )R (R R )R (R R )R (R R 93113293114093113214013293++=++,以此获取下桥臂MOS 管的管压降值。但是,当把两个等式组成方程组求解参数时,发现方程组无解!说明没有一套合适的电阻参数同时满足如上两条件。既然如此,我们改变一哈策略,只要求满足等式CC CC 9311321401321V 2

1V )R (R R )R (R R =++就可以,另一等式可以不满足。最终化简等式(2-7)可得: OP OP BM 931132931140CC 9311321401321O U 21)U U ()R (R R )R (R R V )R (R R )R (R R U +-+++++=

------------------(2-8)

正如式(2-8)所示,第一项为基准电压常数CC V 2

1,第二项为下桥臂MOS 管管压降,第三项为母线康铜丝上的压降,随电流的变换而变换!

二、当MOS 管IRFB3607处于截至状态时,二极管D13将电压嵌制在0.7V ,使得输出始终为高电平。

永磁同步电机的原理及结构

. . . . 第一章永磁同步电机的原理及结构 1.1永磁同步电机的基本工作原理 永磁同步电机的原理如下在电动机的定子绕组中通入三相电流,在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场,由于在转子上安装了永磁体,永磁体的磁极是固定的,根据磁极的同性相吸异性相斥的原理,在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转,最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等,所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。在异步启动的研究阶段中,电动机的转速是从零开始逐渐增大的,造成上诉的主要原因是 其在异步转矩、永磁发电制动转矩、 矩起的磁阻转矩和单轴转由转子磁路不对称而引等一系列的因素共同作用下而引起的,所以在这个过程中转速是振荡着上升的。在起 动过程中,质的转矩,只有异步转矩是驱动性电动机就是以这转矩来得以加速的,其 他的转矩大部分以制动性质为主。在电动机的速度由零增加到接近定子的磁场旋转转速时,在永磁体脉振转矩的影响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速,而出现转速的超调现象。但经过一段时间的转速振荡后,最终在同步转矩的作用下而被牵入同步。 1.2永磁同步电机的结构 永磁同步电机主要是由转子、端盖、及定子等各部件组成的。一般来说,永磁同步电机的最大的特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常非常的相似,主要是区别于转子的独特的结构与其它电机形成了差别。和常用的异步电机的最大不同则是转子的独特的结构,在转子上放有高质量的永磁体磁极。由于在转子上安放永磁体的位置有很多选择,所以永磁同步电机通常会被分为三大类:内嵌式、面贴式以及插入式,如图1.1所示。永磁同步电机的运行性能是最受关注的,影响其性能的因素有很多,但是最主要的则是永磁同步电机的结构。就面贴式、插入式和嵌入式而言,各种结构都各有其各自的优点。

常见电动机控制电路图

电机启动常见方法 1、定时自动循环控制电路 说明:(技师一) 1、题图中的三相异步电动机容量为,要求电路能定时自动循环正反转 控制;正转维持时间为20秒钟,反转维持时间为40秒钟。 2、按原理图在配电板上配线,要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。 3、简述电路工作原理。 注:时间继电器的延时时间不得小于15秒,时间调整应从长向短调。 定时自动循环控制电路电路工作原理:合上电源开关QF,按保持按钮SB2,中间继电器KA吸合,KA的自保触点与按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并联,接通了起动控制电路。按起动按钮SB3,时间继电器KT1得电,其断电延时断开的动合触点KT1闭合,接触器KM1线圈得电,主触点闭合,电动机正转(正转维持时间为20秒计时开始)。同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2,其串联在接触器KM2线圈回路中的断电延时断开的动合触点KT2闭合,由于KM1的互锁触点此时已断开,接触器KM2线圈不能通电。当正转维持时间结束后,断电延时断开的动合触点KT1断开,KM1释放,电动机正转停止。KM1的动断触点闭合,接触器KM2线圈得电,主触点闭合,电动机开始反转.同时KM1动合触点断开了时间继电器KT2线圈回路(反转维持时间为40秒计时开始)。这时KM2动合触点又接通了KT1线圈,断电延时断开的动合触点KT1闭合,为下次电动机正转作准备。因此时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开,接触器KM1线圈暂时不得电。与按钮SB2串联的KT1、KT2断电延

时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后,才能再次起动控制电路。热继电器FR常闭触点,是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断开,保护了电动机。 2、顺序控制电路(范例) 顺序控制电路(范例)工作原理:图A:KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2,KM1线圈得电吸合并自锁,此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转,停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件,才能起动M2电动机。 图B:控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件,串接在KM2线圈电路中,只有KM1线圈得电吸合,其辅组助动合触点闭合,此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转,停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件,才能起动M2电动机。

浅析交流伺服电机的矢量控制

浅析交流伺服电机的矢量控制 伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)关于交流电机的矢量控制技术,有很多论文与各种文章介绍。但多用难解的公式与坐标来记述,如果没有扎实的数学和控制等理论基础的话,相信大家有同感比较难理解。日笃君尽量用简单易懂的图解与计算来聊聊电机的构造,静止坐标与旋转坐标的变化,矢量控制,伺服控制等电机驱动技术。 在聊控制之前,为了更好理解控制,我们先来看看电机的构造。实时应用的电机构造很复杂,但可以简单的理解成:电机由装在里面的转子与装在外面的定子构成(也有相反的电机),转子里面一般放入永久磁石,定子里面一般缠绕铜线。然后在中间插入中轴来带动驱动物体。 电机技术经过百年的发展,形成了如上的各种分类。电机上使用的磁石属于稀有金属,产量主要分布在中国,近年由于稀土材料的价格高腾,工业界正在积极研究如何减少稀土的使用量,保持性能的同时降低产品成本,是企业也更是工程师永远的课题。如今实际应用中,同步电机得到广泛的采用。 同步电机又以磁石所装入的部位,主要分类为SPM(表面磁石)和IPM(内部磁石): SPM电机由于控制简单,早起被工业界所采用,但是这种电机由于磁石装在转子的表面,所以可以利用的动力主要来源于自身的表面磁石。 IPM电机由于可以利用磁石与磁石周围励磁的动力,产生高密度的能量,而且可以通过构造的工夫减少稀土的使用量,所以今年得到更广泛的应用。 下面进入正题,聊聊交流电机的控制问题。

永磁交流伺服电机原理

永磁交流伺服电机原理 近年来由于无刷式伺服(马达)电机(brushless servo motor)制造与控制技术的急速发展,再加上大规模集成电路与半导体功率组件的进步,使其商品化产品日益增多,在高性能伺服应用场合如计算机控制数值工具机、工业机器人等,均已逐渐取代了传统式的有电刷的直流伺服电机(dc servo motor)。无刷式伺服电动机主要可分为两大类(表1) (1)无刷式直流伺服电机(brushless dc servo motor),一般亦称的为永磁式同步电机(PM synchronous motor) 或永磁式交流伺服电机(PM ac servo motor),(2)感应式交流伺服电机(induction ac servo motor)。 无刷式直流伺服电机采用内装式的霍尔效应(Hall-effect)传感器组件来检测转子的绝对位置以决定 功率组件的触发时序,其效用有如将直流伺服电机的机械式电刷换相(mechanical commutation)改为电子式换相(electronic commutation),因而去除了直流伺服电动机因电刷所带来的限制。目前一般永磁式交流伺服电机的回接组件多采用解角器(resolver) 或光电解编码马器(photo encoder),前者可量测转子绝对位置,后者则祇能测得转子旋转的相对位置,电子换相则设计于驱动器内。 表1伺服电机的分类 永磁式直流伺服电动机如图1(a)所示,其永久磁铁在外,而会发热的电枢线圈(armature winding)在内,因此散热较为困难,降低了功率体积比,在应用于直接驱动(direct-drive)系统时,会因热传导而造成传动轴(如导螺杆)的热变形。但对交流伺服电机而言,不论是永磁式或感应式,其造成旋转磁场的电枢线圈,如图1(b)所示,均置于电机的外层,因而散热较佳,有较高的功率体积比,且可适用于直接驱动系统。 交流电机依其扭矩产生方式可分为两大类(1)同步交流电机(synchronous ac motor)与(2)感应交 流电机(induction ac motor),同步交流电机因其转子可由外界电源或由本身磁铁而造成的磁场与定子的旋转磁场交互作用而达到同步转速,但是感应交流电机的转子则因定子与转子间的变压器效应(transformer effect)而产生转子感应磁场,为了维持此感应磁场以产生旋转扭矩,转子与定子的旋转磁场间必须有一相对运动—滑差(slip),因此感应电机的转速无法达到同步转速。

电机控制线路图大全

电机控制线路图大全 Y-△(星三角)降压启动控制线路-接触器应用接线图 Y-△降压启动适用于正常工作时定子绕组作三角形连接的电动机。由于方法简便且经济,所以使用较普遍,但启动转矩只有全压启动的三分之…,故只适用于空载或轻载启动。 Y-△启动器有OX3-13、Qx3—30、、Qx3—55、QX3—125型等。OX3后丽的数字系指额定电压为380V时,启动器可控制电动机的最大功率值(以kW计)。 OX3—13型Y-△自动启动器的控制线路如图11—11所示。(https://www.wendangku.net/doc/2414754067.html,) 合上电源开关Qs后,按下启动按钮SB2,接触器KM和KMl线圈同时获电吸合,KM和KMl 主触头闭合,电动机接成Y降压启动,与此同时,时间继电器KT的线圈同时获电,I 星形—三角形降压起动控制线路

星形——三角形降压起动控制线路 星形——三角形( Y —△)降压起动是指电动机起动时,把定子绕组接成星形,以降低起动电压,减小起动电流;待电动机起动后,再把定子绕组改接成三角形,使电动机全压运行。 Y —△起动只能用于正常运行时为△形接法的电动机。 1.按钮、接触器控制 Y —△降压起动控制线路 图 2.19 ( a )为按钮、接触器控制 Y —△降压起动控制线路。线路的工作原理为:按下起动按钮 SB1 , KM1 、 KM2 得电吸合, KM1 自锁,电动机星形起动,待电动机转速接近额定转速时,按下 SB2 , KM2 断电、 KM3 得电并自锁,电动机转换成三角形全压运行。 2.时间继电器控制 Y —△降压起动控制线路 图 2.19 ( b )为时间继电器自动控制 Y —△降压起动控制线路,电路的工作原理为:按下起动按钮 SB1 , KM1 、 KM2 得电吸合,电动机星形起动,同时 KT 也得电,经延时后时间继电器 KT 常闭触头打开,使得 KM2 断电,常开触头闭合,使得 KM3 得电闭合并自锁,电动机由星形切换成三角形正常运行。 图2定子串电阻降压起动控制线路

异步电动机矢量控制系统的仿真

异步电动机矢量控制系统仿真 1.异步电机矢量控制系统的原理及其仿真 1.1 异步电动机矢量控制原理 异步电机矢量变换控制系统和直接转矩控制系统都是目前已经获得使用的高性能异步电机调速系统,对比直接转矩控制系统,矢量变换系统有可以连续控制,调速范围宽的优点,因此矢量变换控制系统为现代交流调速的重要方向之一。 本文采用的是转子磁场间接定向电流控制型交流异步电机矢量控制系统[1],如图1所示。 图1矢量变换控制系统仿真原理图 如果把转子磁链方向按空间旋转坐标系的M轴方向定向,则可得到按转子磁场方式定向下的三相鼠笼式异步电动机的矢量控制方程。 (1) (2) (3) (4)

(5) 上列各式中,是转子励磁电流参考值;是转差角频率给定值;是定子电流的励磁分量;是定子电流的转矩分量;是定子频率输入角频率; 是转子速度;是转子磁场定向角度;是转子时间常数;和分别是电机互感和转子自感。 图4所示控制系统中给定转速和实际电机转速相比较,误差信号送入转速调节器,经转速调节器作用产生给定转矩信号,电机的激磁电流给定信号根据电机实际转速由弱磁控制单元产生,再利用式(1)产生定子电流激磁分量给定信号,定子电流转矩分量给定信号则根据式(2)所示的电机电磁转矩表达式生成。、和转子时间常数Lr一起产生转差频率信号,和ωr相加生成转子磁场频率给定信号,对积分则得到转子磁场空间角度给定信号。和经坐标旋转和2/3相变换产生定子三相电流给定信号、和,和定子三相电流实测信号、和相比较,由滞环控制器产生逆变器所需的三相PWM信号。 1.2 异步电机转差型矢量控制系统建模 在MATLAB/SIMULINK环境下利用电气系统模块库中的元件搭建交流异步电机转差型矢量控制系统[2],电流控制变频模型如图2所示。 图2 电流控制变频模型图 整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成,元件的直观连接和实际的主电路相像似,其中主要包括:速度给定环节,PI速度调节器、坐标变换模块、

解析国标图集_常用电机控制电路图_

BUILDING ELECTRICITY 2011年 第期 Jun.2011Vol.30No.6 6 *:国家科技支撑计划子课题,课题名称:村镇小康住宅规划设计成套技术研究(课题任务书编号:2006BAJ04A01),子课 题名称:村镇住宅设备与设施设计技术集成及软件开发(子课题任务书编号:2006BAJ04A01-3)。Xu Lingxian Sun Lan (China Institute of Building Standard Design &Research ,Beijing 100048,China ) 徐玲献 孙 兰(中国建筑标准设计研究院,北京市 100048) Explanation and Analysis of National Standardization Collective Drawings Control Circuit Diagrams of Common Electric Machines * 解析国标图集《常用电机控制电路图》摘 要 对多年来国家建筑标准设计图集 10D303-2~3《常用电机控制电路图》(2010年合订本,已修编出版发行)使用中遇到的疑问进行汇总、解析,以加深读者对10D303-2~3的理解。 关键词信号灯端子标志消防控制室的监控消防风机消防水泵 过负荷 水源水池水位 双 速风机 0引言 国家建筑标准设计图集10D303-2~3《常用电 机控制电路图》 (2010年合订本) (以下简称 10D303)适用于民用及一般工业建筑内3/N /PE ~220/380V 50Hz 系统中常用风机和水泵的控制,是对99D303-2《常用风机控制电路图》和01D303-3《常用水泵控制电路图》的修编。根据现行的国家标 准,对图集中涉及到的项目分类代码和图形符号进行了修改,并在原图集方案的基础上,增加了两用单速风机、平时用双速风机、射流风机联动排风机及冷冻(冷却)水泵控制电路图。根据节能环保的要求,增加了YDT 型双速风机的控制方案。并根据电气产品的发展,增加了控制与保护开关电器(CPS )和电机控制器的控制方案,供设计人员直接选用。 10D303从立项调研、修编到送印,历经两年多的时间,期间收到了不少反馈意见和建议,为图集的编制提供了宝贵的建议,在此答谢。 《常用电机控制电路图》 (2002年合订本)发行 十余年中一直受到读者青睐,使用者涉及设计、生产和建造等多领域,通过国标热线和其他途径咨询问题的读者很多。问题中除风机和水泵的控制电路外,经常牵涉到现行的国家标准、制图要求和电气设计技术等多方面的内容,有些问题无法通过修编图集 10D303直接解决,因此借助《建筑电气》平台,把《常用电机控制电路图》经常咨询的问题归纳汇总、解析,以利于读者更好使用和理解10D303图集。 1有关国家标准、规范和制图要求的问题 1.1指示器(信号灯)和操作器(按钮)的颜色 标识 10D303中有关信号灯和按钮的颜色标识是依据国家标准GB /T 4025-2003/IEC 60073:1996《人-机界面标志标识的基本和安全规则 指示器和 作者信息 徐玲献,女,中国建筑标准设计研究院,高级工程师,主任工程师。 孙兰,女,中国建筑标准设计研究院,教授级高级工程师,院副总工程师。 Abstract The collective drawings of national building standard design 10D303-2~3Control Circuit Diagrams of Common Electric Machines (2010bound volume )has been revised and published.This paper summarizes and analyzes the questions encountered during use over the years so as to deepen the readers 'understanding of the collective drawings. Key words Signal light Terminal symbol Fire control room monitoring Fire fan Fire pump Overload Water level of the water tank of water source Two -speed fans * 34 330

感应电机矢量控制系统的仿真

《运动控制系统》课程设计学院: 班级: 姓名: 学号: 日期: 成绩:

感应电机矢量控制系统的仿真 摘要:本文先分析了异步电机的数学模型和坐标变换以及矢量控制基本原理,然后利用Matlab /Simulink软件进行感应电机的矢量控制系统的仿真。采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、逆变器模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链观测器模块、速度调节模块、电流滞环PWM调节器,再进行功能模块的有机整合,构成了按转子磁场定向的异步电机矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明了该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强,验证了交流电机矢量控制的可行性和有效性。 关键词:异步电机;坐标变换;矢量控制;Simulink仿真 一、异步电机的动态数学模 型和坐标变换 异步电机的动态数学模型是一个 高阶、非线性、强耦合的多变量系统, 异步电机的数学模型由下述电压方 程、磁链方程、转矩方程和运动方程 组成。 电压方程: 礠链方程: 转矩方程: 运动方程: 异步电机的数学模型比较复杂, 坐标变换的目的就是要简化数学模 型。异步电机数学模型是建立在三相 静止的ABC坐标系上的,如果把它变 换到两相坐标系上,由于两相坐标轴 互相垂直,两相绕组之间没有磁的耦 合,仅此一点,就会使数学模型简单 了许多。 (1)三相--两相变换(3/2变换) 在三相静止绕组A、B、C和两相 静止绕组a、b 之间的变换,或称三相 静止坐标系和两相静止坐标系间的变 换,简称 3/2 变换。 (2)两相—两相旋转变换(2s/2r变 换) 从两相静止坐标系到两相旋转坐 标系 M、T 变换称作两相—两相旋转 变换,简称 2s/2r 变换,其中 s 表 示静止,r 表示旋转。

电机基本控制原理图简介

电机基本控制原理图简介 一、星三角启动原理图简介 L1/L2/L3分别表示三根相线; QS表示空气开关; Fu1表示主回路上的保险; Fu2表示控制回路上的保险; SP表示停止按钮; ST表示启动按钮; KT表示时间继电器的线圈,后缀的数字表示它不同的触点; KMy表示星接触器的线圈,后缀的数字表示它不同的触点; KM△表示三角接触器的线圈,后缀的数字表示它不同的触点; KM表示主接触器的线圈,后缀的数字表示它不同的触点; U1/V1/W1分别表示电动机绕组的三个同名端; U2/V2/W2分别表示电动机绕组的另三个同名端; 为了叙述方便,将图纸整理了一下,添加了触点的编号。整理后的图纸见附图。 合上QS,按下ST,KT、KMy得电动作。 KMY-1闭合,KM得电动作;KMY-2闭合,电动机线圈处于星形接法,KMY-3断开,避免KM△误动作; KM-1闭合,自保启动按钮;kM-2闭合为三角形工作做好准备;kM-3闭合,电动机得电运转,处于星形启动状态。 时间继电器延时到达以后,延时触点KT-1断开,KMy线圈断电,KMY-1断开,KM通过KM-2仍然得电吸合着;KMY-2断开,为电动机线圈处于三角形接法作准备;KMY-3闭合,使KM△得电吸合; KM△-1断开,停止为时间继电器线圈供电;KM△-2断开,确保KMY不能得电误动作:KM△-3闭合是电动机线圈处于三角形运转状态。 电动机的三角形运转状态,必须要按下SP,才能使全部接触器线圈失电跳开,才能停止运转。

接线图:

二、电机直接启动原理图 图l中,三相电源的火线(相线)Ll、L2和L3接在隔离刀开关QS上端。QS的作用是在检修时断开电源.使受检修电路与电源之间有一个明显的断开点,保证检修人员的安全。FU 是一次回路的保护用熔断器。准备启动电动机时,首先合上刀开关QS,之后如果交流接触器KM主触点闭合,则电动机得电运行:接触器主触点断开,电动机停止运行。接触器触点闭合与否.则受二次电路控制。 图2中.FUl和FU2是二次熔断器. SBl是停止按钮.SB2是启动按钮.FH是热继电器的保护输出触点。按下SB2。交流接触器KMl的线圈得电,其主触点闭合,电动机开始运行。同时,接触器的辅助触点KMl-1也闭合。它使接触器线圈获得持续的工作电源,接触器的吸合状态得以保持。习惯上将辅助触点KMl一1称做自保(持)触点。 电动机运行中.若因故出现过流或短路等异常情况,热继电器FH(见图1)内部的双金属片会因电流过大而热变形,在一定时限内使其保护触点FH(见图2)动作断开,致使接触器线圈失电,接触器主触点断开,电动机停止运行,保护电动机不被过电流烧坏。保护动作后,接触器的辅助触点KMl-1断开,电动机保持在停运状态。 电动机运行中如果按下SBl.电动机同样会停止运行,其动作过程与热保护的动作过程相同。 停止指示绿灯HG和运行指示红灯HR分别受接触器的常『利(动断)或常开(动合)辅助触点KMl-2、KMl一3控制,用作信号指示。电流互感器TA的二次线圈串接电流表PA,电压表PV则直接接在电源线上.

三相异步电动机的控制电路图

三相异步电动机的控制电路 一、复习思路及要求 1. 题型:选择题、技能题、简答题。 2. 必须熟练分析各种控制电路的工作原理,只有熟悉了工作原理才能正确绘制控制电路;补画控制电路;识别电路图中的错误;对故障进行正确分析处理;设计一些简单的控制电路;并且对PLC中简单的程序设计也有帮助。 3. 该部分容是非常重要的,要熟悉电路形式及控制形式:自锁、联锁的作用及连接方式;点动、连续运转;具有过载保护的连续运转控制电路是基础。 4. 需要掌握的控制电路有:⑴点动单向运转控制电路;⑵连续单向运转控制电路;⑶点动与连续混合控制电路;⑷接触器联锁双向运转控制电路;⑸按钮联锁双向运转控制电路;⑹接触器按钮双重联锁双向运转控制电路;(7)降压起动控制电路。 二、控制电路的分析 1.单向点动转控制电路 2.单向连续运转控制电路 3.连续与点动混合控制电路(一) 4.连续与点动混合控制电路(二) 5.连续与点动混合控制电路(三)

该电路中使用了中间继电器。其电器符号是KA。作用是:当其他继电器的触点数量不够时,可借助中间继电器来扩展触头数和触点容量,起到信号中继作用。 注:通过以上控制电路明确自锁的作用及其连接方式.......................。 6.多地控制电路 该控制电路能实现电动机的两地控制。起动按钮并联,停止按钮串联。(图中如果SB1、SB2控制A地,则SB3、SB4控制B地。) 7.接触器联锁双向控制电路 该电路采用了接触器联锁优点是工作安全可靠。但电动机由正转变为反转时,必须先按下停止按钮,才能按反转按钮,否则由于接触器联锁作用,不能实现反转。 8.按钮联锁双向控制电路该线路的优点是操作方便,由正转变为反转时不必按下停止按钮,但容易产生电源两相短路故障。 9.接触器按钮双重联锁双向控制电路 该线路工作安全可靠、操作方便。 注:通过以上三个线路要明确联锁的作用及连接方式.......................。 10.定子绕组串电阻降压起动控制线路(一)

异步电机的矢量控制系统

电力拖动课程结题报告 题目:异步电机的矢量控制系统 班级:K0312417 姓名:罗开元 学号:K031241723 老师:郎建勋老师 2015年 6月 22 日

前言 异步电机的矢量控制设计及仿真在矢量控制技术出现之前,交流调速系统多为V / f 比值恒定控制方法,又常称为标量控制。采用这种方法在低速及动态(如加减速)、加减负载等情况时,系统表现出明显的缺陷,所以交流调速系统的稳定性、启动、低速时的转矩动态相应都不如直流调速系统。随着电力电子技术的发展,交流异步电机控制技术全面从标量控制转向了矢量控制,采用矢量控制的交流电机完全可以和直流电机的控制效果相媲美,甚至超过直流调速系统。 矢量变换控制(以下简称VC)技术的诞生和发展为现代交流调速技术的发展提供了理论基础。交流电动机是一个多变量、非线性、强耦合的被控对象,采用了参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦,实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程。这就使得交流调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高,从而使交流调速最终取代直流调速系统成为可能。实践证明,采用矢量控制方法的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。矢量控制原理的出现也促进了其它控制方法的产生,如多变量解耦控制等方法。 七十年代初期,西门子公司的F .Blashke 和W .Flotor 提出了“感应电机磁场定向的控制原理”,通过矢量旋转变换和转子磁场定向,将定子电流按转子磁链空间方向分解成为励磁分量和转矩分量,这样就可以达到对交流电机的磁链和电流分别控制的目的,得到了类似于直流电机的模型,然后模拟直流电机进行控制,可以获得良好的静、动态调速性能。本文分析异步电机的数学模型及矢量控制原理的基础上, 利Matlab/Simulink 中SimPowerSystems 模块,采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链调节器模块、速度调节模块, 再进行功能模块的有机整合, 构成了按转子磁场定向的异步 电机矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强, 验证了交流电机矢量控制的可行性、有效性。 1.异步电机的 VC 原理 1.1 坐标变换 坐标变换的目的是将交流电动机的物理模型变换成类似直流电动机的模式,这样变换后,分析和控制交流电动机就可以大大简化。以产生同样的旋转磁动势为准则,在三相坐标 系上的定子交流电机A i 、B i 、C i ,通过3/2变换可以等效成两相静止坐标系上的交流电流 α i 和 β i ,再通过同步旋转变换,可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流 d i 和q i 。如果观察 者站到铁心上与坐标系一起旋转,他所看到的就好像是一台直流电动机。 把上述等效关系用结构图的形式画出来,得到图l 。从整体上看,输人为A ,B ,C 三相电压,输出为转速ω,是一台异步电动机。从结构图内部看,经过3/2变换和按转子磁链

典型电动机控制原理图及解说

1、定时自动循环控制电路 说明: 1、题图中的三相异步电动机容量为1.5KW,要求电路能定时自动循环正反转控制;正转维持时间为20秒钟,反转维持时间为40秒钟。 2、按原理图在配电板上配线,要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。 3、简述电路工作原理。 注:时间继电器的延时时间不得小于15秒,时间调整应从长向短调。 定时自动循环控制电路电路工作原理:合上电源开关QF,按保持按钮SB2,中间继电器K A吸合,KA的自保触点与按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并 联,接通了起动控制电路。按起动按钮SB3,时间继电器KT1得电,其断电延时断开的动合 触点KT1闭合,接触器KM1线圈得电,主触点闭合,电动机正转(正转维持时间为20秒计时 开始)。同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2,其串联在接触器KM2线圈回路中的断电 延时断开的动合触点KT2闭合,由于KM1的互锁触点此时已断开,接触器KM2线圈不能通电 。当正转维持时间结束后,断电延时断开的动合触点KT1断开,KM1释放,电动机正转停止 。KM1的动断触点闭合,接触器KM2线圈得电,主触点闭合,电动机开始反转.同时KM1动 合触点断开了时间继电器KT2线圈回路(反转维持时间为40秒计时开始)。这时KM2动合触 点又接通了KT1线圈,断电延时断开的动合触点KT1闭合,为下次电动机正转作准备。因此

时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开,接触器KM1线圈暂时不得电。与按钮 SB2串联的KT1、KT2断电延时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后,才能再次 起动控制电路。热继电器FR常闭触点,是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断 开,保护了电动机。 2、顺序控制电路(范例) 顺序控制电路(范例)工作原理: 图A:KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2, KM1线圈得电吸合并自锁,此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机 的停转,停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件,才能起动M2 电动机。 图B:控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件 ,串接在KM2线圈电路中,只有KM1线圈得电吸合,其辅组助动合触点闭合,此时才能控制 KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转,停止按钮SB1为全停按钮。本电路 只有满足M1电动机先起动的条件,才能起动M2电动机。 3、电动机顺序控制电路

电动机控制原理图

三相异步电动机启动控制原理图 1、三相异步电动机的点动控制 点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。所谓点动控制是指:按下按钮,电动机就得电运转;松开按钮,电动机就失电停转。 典型的三相异步电动机的点动控制电气原理图如图3-1(a)所示。点动正转控制线路是由转换开关QS、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM及电动机M组成。其中以转换开关QS作电源隔离开关,熔断器FU作短路保护,按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电,接触器KM的主触头控制电动机M的启动与停止。 点动控制原理:当电动机需要点动时,先合上转换开关QS,此时电动机M尚未接通电源。按下启动按钮SB,接触器KM的线圈得电,带动接触器KM的三对主触头闭合,电动机M便接通电源启动运转。当电动机需要停转时,只要松开启动按钮SB,使接触器KM的线圈失电,带动接触器KM的三对主触头恢复断开,电动机M失电停转。在生产实际应用

中,电动机的点动控制电路使用非常广泛,把启动按钮SB换成压力接点、限位节点、水位接点等,就可以实现各种各样的自动控制电路,控制小型电动机的自动运行。 2.三相异步电动机的自锁控制 三相异步电动机的自锁控制线路如图3-2所示,和点动控制的主电路大致相同,但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1,在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头。接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转,而且还有一个重要的特点,就是具有欠压和失压保护作用。它主要由按钮开关SB(起停电动机使用)、交流接触器KM (用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等)、热继电器(用做电动机的过载保护)等组成。 欠压保护:“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时,电动机能自动脱离电源电压停转,避免电动机在欠压下运行的一种保护。因为当线路电压下降时,电动机的转矩随之减小,电动机的转速也随之降低,从而使电动机的工作电流增大,影响电动机的正常运行,电压下降严重时还会引起“堵转”(即 电动机接通电源但不转动)的现象,以致损坏电动机。采用接触器自锁正转控制线路就可避免电动机欠压运行,这是因为当线路电压下降到一定值(一般指低于额定电压85%以下)时, 接触器线圈两端的电压也同样下降到一定值,从而使接触器线圈磁通减弱,产生的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时,动铁心被迫释放,带动主触头、自锁触头同时断开,自动切断主电路和控制电路,电动机失电停转,达到欠压保护的目的。

永磁同步电机的原理及结构

完美格式整理版 第一章永磁同步电机的原理及结构 1.1永磁同步电机的基本工作原理 永磁同步电机的原理如下在电动机的定子绕组中通入三相电流,在通入电流后就会在电动机的定子绕组中形成旋转磁场,由于在转子上安装了永磁体,永磁体的磁极是固定的,根据磁极的同性相吸异性相斥的原理,在定子中产生的旋转磁场会带动转子进行旋转,最终达到转子的旋转速度与定子中产生的旋转磁极的转速相等,所以可以把永磁同步电机的起动过程看成是由异步启动阶段和牵入同步阶段组成的。在异步启动的研究阶段中,电动机的转速是从零开始逐渐增大的,造成上诉的主要原因是 其在异步转矩、永磁发电制动转矩、 矩起的磁阻转矩和单轴转由转子磁路不对称而引等一系列的因素共同作用下而引起的,所以在这个过程中转速是振荡着上升的。在起 动过程中,质的转矩,只有异步转矩是驱动性电动机就是以这转矩来得以加速的,其 他的转矩大部分以制动性质为主。在电动机的速度由零增加到接近定子的磁场旋转转速时,在永磁体脉振转矩的影响下永磁同步电机的转速有可能会超过同步转速,而出现转速的超调现象。但经过一段时间的转速振荡后,最终在同步转矩的作用下而被牵入同步。 1.2永磁同步电机的结构 永磁同步电机主要是由转子、端盖、及定子等各部件组成的。一般来说,永磁 同步电机的最大的特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常非常的相似,主要是区别于转子的独特的结构与其它电机形成了差别。和常用的异步电机的最大不同则是转子的独特的结构,在转子上放有高质量的永磁体磁极。由于在转子上安放永磁体的位置有很多选择,所以永磁同步电机通常会被分为三大类:内嵌式、面贴式以及插入式,如图1.1所示。永磁同步电机的运行性能是最受关注的,影响其性能的因素有很多,但是最主要的则是永磁同步电机的结构。就面贴式、插入式和嵌入式而言,各种结构都各有其各自的优点。

永磁电机的工作原理

永磁电机的工作原理 永磁同步电机的种类繁多,按照定子绕组感应电动势的波形的不同,可以分为正弦波永磁同步电机(PMSM)和梯形波永磁同步电机。机床设备组成中触摸屏维修结构上,使用的正弦波永磁同步电机定子由三相绕组以及铁芯构成,电枢绕组常以Y型连接,采用短距分布绕组;气隙场设计为正弦波,以产生正弦波反电动势;转子采用永磁体代替电励磁,根据永磁体在转子上的安装位置不同,正弦波永磁同步电机又分为三类:凸装式、嵌入式和内埋式。 一、电机控制方式 目前,三相同步电机现在主要有两种控制方式,一种是他控式(又称为频率开环控制);另一种是自控式(又称为频率闭环控制)。他控式方式主要是通过独立控N#l-部电源频率的方式来调节转子的转速不需要知道转子的位置信息,常常采用恒压频比的开环控制方案。自控式永磁同步电机也是通过改变外部电源的频率来调节转子的转速,与他控式不同,外部电源频率的改变是和转子的位置信息是有联系关系的,转子转速越高,定子通电频率就越高,转子的转速是通过改变定子绕组外加电压(或电流)频率的大小来调节的。 因为自控式同步电机不存在他控式同步电机的失步和振荡问题,并且永磁同步电机永磁体做转子也不存在电刷和换向器,降低了转子的体积和质量,进步了系统的响应速度和调速范围,且具有直流电念头的机能,所以本文采用了自控式交流永磁同步电机。当把三相对称电源加到三相对称绕组上后,天然会产生同步速的旋转的定子磁场,同步电机转子的转速是与外部电源频率保持严格的同步,且与负载大小不要紧。 二、永磁电机的原理 系统采用的是自控式交直交电压型电机控制方式,由整流桥、三相逆变电路、控制电路、三相交流永磁电机和位置传感器构成。50HZ的市电经整流后,由三相逆变器给电机的三相绕组供电,三相对称电流合成的旋转磁场与转子永久磁钢所产生的磁场相互作用产生转矩,拖动转子同步旋转,通过位置传感器实时读取转子磁钢位置,变换成电信号控制逆变器功率器件开关,调节电流频率和相位,使定子和转子磁势保持不乱的位置关系,才能产生恒定的转矩,定子绕组中的电流大小是由负载决定的。定子绕组中三相电流的频率和相位随转子位置的变化而变化的,使三相电流合成一个与转子同步的旋转磁场,通过电力电子器件构成的逆变电路的开关变化实现三相电流的换相,代替了机械换向器。 正弦波永磁同步电机属于自控式电机,只是电念头的定子反电势和电流波形均为正弦波,并且保持同相,其可以获得与直流电机相同的转矩特性,而且能实现恒转矩的调速特性。本位置伺服系统是通过正弦波永磁同步电机来实现位置伺服功能的。 三、旋转式编码器 由自控式正弦波PMSM构成的伺服系统,需要实时检测电机转子的位置及转速,本系统是通过旋转编码器来获取相关的信息。根据编码器的工作原理不同可分为磁性编码器和光学编码器,而根据编码器的输出信号的不同又分为增量式(incremental)和绝对式(absolute)编码器两种。绝对式编码器可以直接测得转子的绝对位置,每次为检测到转子的位置提供一个唯一无二的编码数字值。绝对式型编码器(旋转型)码盘上有很多道光通道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线??编排,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,

常用电动机控制电路原理图.

三相异步电机启动常见方法 1、定时自动循环控制电路 说明:(技师一) 1、题图中的三相异步电动机容量为1.5KW,要求电路能定时自动循环正反转控 制;正转维持时间为20秒钟,反转维持时间为40秒钟。 2、按原理图在配电板上配线,要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。 3、简述电路工作原理。 注:时间继电器的延时时间不得小于15秒,时间调整应从长向短调。 定时自动循环控制电路电路工作原理:合上电源开关QF,按保持按钮SB2,中间继电器KA吸合,KA的自保触点与按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并联,接通了起动控制电路。按起动按钮SB3,时间继电器KT1得电,其断电延时断开的动合触点KT1闭合,接触器KM1线圈得电,主触点闭合,电动机正转(正转维持时间为20秒计时开始)。同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2,其串联在接触器KM2线圈回路中的断电延时断开的动合触点KT2闭合,由于KM1的互锁触点此时已断开,接触器KM2线圈不能通电。当正转维持时间结束后,断电延时断开的动合触点KT1断开,KM1释放,电动机正转停止。KM1的动断触点闭合,接触器KM2线圈得电,主触点闭合,电动机开始反转.同时KM1动合触点断开了时间继电器KT2线圈回路(反转维持时间为40秒计时开始)。这时KM2动合触点又接通了KT1线圈,断电延时断开的动合触点KT1闭合,为下次电动机正转作准备。因此时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开,接触器KM1线圈暂时不得电。与按钮SB2

串联的KT1、KT2断电延时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后,才能再次起动控制电路。热继电器FR常闭触点,是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断开,保护了电动机。 2、顺序控制电路(范例) 顺序控制电路(范例)工作原理:图A:KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2,KM1线圈得电吸合并自锁,此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转,停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件,才能起动M2电动机。 图B:控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件,串接在KM2线圈电路中,只有KM1线圈得电吸合,其辅组助动合触点闭合,此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转,停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件,才能起动M2电动机。

常见电动机控制电路图

常见电动机控制电路图

电机启动常见方法 1、定时自动循环控制电路 说明:(技师一) 1、题图中的三相异步电动机容量为1.5KW,要求电路能定时自动循环正反转 控制;正转维持时间为20秒钟,反转维持时间为40秒钟。 2、按原理图在配电板上配线,要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。 3、简述电路工作原理。 注:时间继电器的延时时间不得小于15秒,时间调整应从长向短调。 定时自动循环控制电路电路工作原理:合上电源开关QF,按保持按钮SB2,中间继电器KA吸合,KA的自保触点与按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并联,接通了起动控制电路。按起动按钮SB3,时间继电器KT1得电,其断电延时断开的动合触点KT1闭合,接触器KM1线圈得电,主触点闭合,电动机正转(正转维持时间为20秒计时开始)。同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2,其串联在接触器KM2线圈回路中的断电延时断开的动合触点KT2闭合,由于KM1的互锁触点此时已断开,接触器KM2线圈不能通电。当正转维持时间结束后,断电延时断开的动合触点KT1断开,KM1释放,电动机正转停止。KM1的动断触点闭合,接触器KM2线圈得电,主触点闭合,电动机开始反转.同时KM1动合触点断开了时间继电器KT2线圈回路(反转维持时间为40秒计时开始)。这时KM2动合触点又接通了KT1线圈,断电延时断开的动合触点KT1闭合,为下次电动机正转作准备。因此时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开,接触器KM1线圈暂时不得电。 2

与按钮SB2串联的KT1、KT2断电延时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后,才能再次起动控制电路。热继电器FR常闭触点,是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断开,保护了电动机。 2、顺序控制电路(范例) 顺序控制电路(范例)工作原理:图A:KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2,KM1线圈得电吸合并自锁,此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转,停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件,才能起动M2电动机。 图B:控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件,串接在KM2线圈电路中,只有KM1线圈得电吸合,其辅组助动合触点闭合,此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转,停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件,才能起动M2电动机。 3

基于Matlab的交流电机矢量控制系统仿真..

基于MATLAB交流异步电机矢量控制系统建 模与仿真 摘要:在分析异步电机的数学模型及矢量控制原理的基础上,利用MATLAB,采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、逆变器模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链观测器模块、速度调节模块、电流滞环PWM调节器,再进行功能模块的有机整合,构成了按转子磁场定向的异步电机矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强,验证了交流电机矢量控制的可行性、有效性。 关键词:交流异步电机,矢量控制,MATLAB 一、引言 交流电动机由于动态数学模型的复杂性,其静态和动态性能并不是很理想。因此在上世纪前期需要调速的场合下采用的都是直流电动机,但是直流电动机结构上存在着自身难以克服的缺点,导致人们对交流调速越来越重视。从最初的恒压频比控制到现在的直接转矩控制和矢量控制,性能越来越优良,甚至可以和直流电机的性能相媲美。 本文研究交流异步电机矢量控制调速系统的建模与仿真。利用MATLAB中的电气系统模块构建异步电机矢量控制仿真模型,并对其动、静态性能进行仿真试验。仿真试验结果验证了矢量控制方法的有效性、可行性。 二、交流异步电机的矢量控制原理 矢量控制基本思想是根据坐标变换理论将交流电机两个在时间相位上正交 的交流分量,转换为空间上正交的两个直流分量,从而把交流电机定子电流分解成励磁分量和转矩分量两个独立的直流控制量,分别实现对电机磁通和转矩的控制,然后再通过坐标变换将两个独立的直流控制量还原为交流时变量来控制交流电机,实现了像直流电机那样独立控制磁通和转矩的目的。 由于交流异步电机在A-B-C坐标系下的数学模型比较复杂,需要通过两次坐标变换来简化交流异步电机的数学模型。一次是三相静止坐标系和两相静止坐标系

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