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永磁同步电机目录［1臧］永磁测量装置同步电机的工作原理发电机与励磁电流的有关特性EI动调节励磁电流的方法I' I动调节励磁的组成部件及辅助设备永磁同步电机控制策略综述体段1永磁测量装置同步电机的工作原理优点和缺点问题补充：永磁测量装置同步电动机同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流 电流，称为发电机的励磁电流根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁 电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机［编辑本段1方式一、发电机获得励磁电流的儿种方式1、直流发电机供电的励磁方式：这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机， 这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕 组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流这种励磁方式具有励磁 电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励 磁方式，具有较成熟的运行经验缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在1 OMW以上的机组中很少采用2、交流励磁机供电的励磁方式，现代大容最发电机有的采用交流励磁机提供励 磁电流交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转 了励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又 称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。

交流副励磁机町以是永磁测危装置 机或是具有自励恒压装置的交流发电机为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采 用100—一200HZ的中频发电机，而交流副励磁机则采用400一一500HZ的中频发电 机这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而 没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠，结 构简单，制造工艺方便等优点缺点是噪音较大，交流电势的谐波分量也较大3、无励磁机的励磁方式：在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再 供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁自励式静止励磁可分为自并励和自复励两 种方式自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供 给发电机励磁，这种励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点自复励磁方式除 没有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器这种互感器的 作用是在发生短路时，给发电机提供较大的励磁电流，以弥补整流变压器输出的不足 这种励磁方式具有两种励磁电源，通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器 获得的电流源I•编辑本段1发电机与励磁电流的有关特性1、电压的调节自动调节励磁系统町以看成为一个以电压为被调最的负反馈控制系统。

无功负荷 电流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随 无功电流的增大而降低但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应基 本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流2、无功功率的调节：发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发 电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟者变化，此时发电机的无功电流也跟者变化 当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发电 机的励磁电流此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变 了送入系统的无功功率3、无功负荷的分配：并联运行的发电机根据各自的额定容量，按比例进行无功电流的分配大容量发 电机应负担较多无功负荷，而容量较小的则负提供较少的无功负荷为了实现无功负 荷能EI动分配，可以通过自动高压调节的励磁装置，改变发电机励磁电流维持其端电 压不变，还W.对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整，以实现并联运行发电机无功 负荷的合理分配I•编辑本段1自动调节励磁电流的方法在改变发电机的励磁电流中，一般不直接在其转子回路中进行，因为该回路中电 流很大，不便于进行直接调节，通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流，以达到调 节发电机转子电流的目的。

常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻，改变励磁机的 附加励磁电流，改变可控硅的导通角等这里主要讲改变可控硅导通角的方法，它是根据发电机电压、 电流或功率因数的变化，相应地改变可控硅整流器的导通角，于是发电机的励磁电流 便跟着改变这套装置一般由晶体管，可控硅电子元件构成，具有灵敏、快速、无失 灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点在事故情况下能有效地抑制发电机的过 电压和实现快速灭磁自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调 差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成被测量信号（如电压、电流等）， 经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率 放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的同 步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以 保证控硅的正确触发调差单元的作川是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分 配无功负荷稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元励磁系统稳定单 元用于改善励磁系统的稳定性限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的 条件下运行而设置的必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元, 一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。

［编辑本段1自动调节励磁的组成部件及辅助设备自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励 磁装置需要提供以下电流，厂用AC380V、厂用DC220V控制电源.厂用DC220v合闸 电源；需要提供以下空接点，自动开机.自动停机.并网（一常开，一常闭）增，减； 需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V,发电机机端电流5A,母线电压100 V,励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等励磁控制、保护及信号回路由火磁开关，助磁电路、风机、火磁开关偷跳、励磁 变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成在同步发电机发生内部 故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子 不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能根据额定励磁电压 的大小可分为线性电阻灭磁利非线性电阻灭磁近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方 式得到了不断的发展和完善在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许 多新型的调节装置由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点, 目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动 调节励磁装置，这种调节装置将能实现自适应最佳调节。

获得励磁电流的方法称为励磁方式目前采用的励磁方式分为两大类：一类是用 直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化 成直流后供给励磁的整流器励磁系统现说明如卜.：1直流励磁机励磁直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法 采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供 给如图15.5所示2静止整流器励磁同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和 交流副励磁机副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后 再转为自励（有时采用发电机）副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供 给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主 发电机的励磁绕组见图15.6）3旋转整流器励磁静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋 转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严 重过热因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器 励磁系统，如图15.7所示主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交 流电流经与主轴-起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。

交 流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给由 于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统优点：同步，町当发电机用缺点：电刷容易坏，电机结构复杂，造价高绝缘电阻测试仪光纤光缆拉力试验机油桶泵高低温试验箱计量泵合金分 析仪温度变送器红外测温仪四川短信群发复合盐雾腐蚀试验箱噪音计搅拌机 金属元素分析仪鲍尔环不锈钢仪表阀门电磁流量计电动执行器旋进旋涡流量计 压力变送器［编辑本段］永磁同步电机控制策略综述近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的 快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用永磁同步电动机具有体积小，损耗 低，效率高等优点，在节约能源和环境保护口益受到重视的今天，对其研究就显得非 常必要这里对永磁同步电机的控制策略进行综述，并介绍了永磁同步电动机 控制系统的各种控制策略发展方向2永磁同步电动机的数学模型当永磁同步电动机的定子通入三相交流电时，三相电流在定子绕组的电阻上产生 电压降由三相交流电产生的旋转电枢磁动势及建立的电枢磁场，一方面切割定了绕 组，并在定子绕组中产生感应电动势；另一方面以电磁力拖动转子以同步转速旋转。

电枢电流还会产生仅与定子绕组相交链的定子绕组漏磁通，并在定子绕组中产生感应 漏电动势此外，转子永磁体产生的磁场也以同步转速切割定子绕组从而产生空载 电动势为了便丁•分析，在建立数学模型时，假设以下参数：①忽略电动机的铁心饱 和；②不计电机中的涡流和磁滞损耗；③定子和转子磁动势所产生的磁场沿定子内圆 按正弦分布，即忽略磁场中所有的空间谐波；④各相绕组对称，即各相绕组的匝数与 电阻相同，各相轴线相互位移同样的电角度在分析同步电动机的数学模型时，常采用两相同步旋转(d, q)坐标系和两相静止 (a,坐标系图1给出永磁同步电动机在(d, q)旋转坐标系下的数学模型1) 定子电压方程为：式中：r为定子绕组电阻；p为微分算子，p=d/dt； id, iq为定子电流；ud, uq 为定子电压；qjd, qjq分别为磁链在d, q轴上的分量；u)f为转子角速度(u)=u)fnp)； np为电动机极对数2) 定子磁链方程为：式中：5为转子磁链3) 电磁转矩为：式中：J为电机的转动惯量若电动机为隐极电动机，则Ld=Lq,选取id, iq及电动机机械角速度3为状态 变量，由此可得永磁同步电动机的状态方程式为：由式(7)可见，三相永磁同步电动机是一个多变量系统，而且id, iq, 3之间存在 非线性耦合关系，要想实现对三相永磁同步电机的高性能控制，是一个颇具挑战性的 课题。

3永磁同步电动机的控制策略任何电动机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场相互作用产生的直流电动机的 主磁场和电枢磁场在空间互差90°,因此可以独立调节；交流电机的主磁场和电枢磁 场互不垂直，互相影响因此，长期以来，交流电动机的转矩控制性能较差经过长 期研究，目前的交流电机控制有恒压频比控制、矢量控制、直接转矩控制等方案3. 1恒压频比控制恒压频比控制是•种开环控制它根据系统的给定，利用空间矢量脉宽调制转化 为期望的输出电压uout进行控制，使电动机以一定的转速运转在一些动态性能要 求不高的场所，由于开环变压变频控制方式简单，至今仍普遍用于一般的调速系统中， 但因其依据电动机的稳态模型，无法获得理想的动态控制性能，因此必须依据电动机 的动态数学模型永磁同步电动机的动态数学模型为非线性、多变量，它含有3与i d或iq的乘积项，因此要得到精确的动态控制性能，必须对3和id, iq解耦近年 来，研究各种非线。