精华内容
下载资源
问答
  • 传统的蓄电池电机车一般采用三相交流异步电机。提出采用新型的内置式IPM结构永磁同步电机作为矿用蓄电池机车动力源,设计并仿真计算了永磁同步电机。通过Ansys-Ansoft和Mechanical软件仿真表明,IPM结构的永磁同步电机...
  • 城轨交通制动系统技术交流会演讲题目轨道交通异步牵引电机无速度传感器矢量控制技术分析演讲嘉宾杨北辉 深圳市英威腾交通技术有限公司我国通过多年引进消化吸收及再创新,轨道交通电气牵引系统作为车辆系统核心子...

    b52a462b49e64f14e400c76e470af6c6.gif

    ad5bbfa56025ee2b7a042cf8fb0aa623.gif

    城轨交通制动系统技术交流会

    演讲题目

    轨道交通异步牵引电机无速度传感器矢量控制技术分析

    演讲嘉宾

    杨北辉   深圳市英威腾交通技术有限公司

    2e50d049a61ce3405e85673e13999fff.png

    我国通过多年引进消化吸收及再创新,轨道交通电气牵引系统作为车辆系统核心子系统已经基本实现自主化。但是作为电气牵引系统核心技术之一的无速度传感器矢量控制技术却未大规模推广,速度传感器一般安装在牵引电机端部,工作环境差、电磁干扰和振动冲击大、温升高,使得速度传感器可靠性较低,维护困难。而无速度传感器矢量控制技术可以显著提高系统可靠性,减小牵引电机体积、节省安装空间、节约成本及减少维护等优势,是目前国内牵引新技术开发领域的热点。

    01

    矢量控制原理

    1.1原理说明

    矢量控制的原理是基于交流电机的电流控制,把交流电流按磁场坐标轴分解为转矩分量和磁场分量,分别进行控制。因此,矢量控制为了获得良好的快速响应性能,需要及时高精度的检测电机转速。

    为了解决速度传感器带来的问题,采用异步牵引电机无速度传感器矢量控制方案,通过构造虚拟的速度传感器数学模型,利用软件算法模拟电机特性,实时估计电机转速和转子磁场位置。该方案不需要对牵引系统的硬件设计进行更改,只需在原有电机矢量控制算法上增加转速估计模块。异步牵引电机无速度传感器矢量控制原理如下图所示。

    48b795fc2bdb5ee9df2b2f8cdbc5eccc.png

    1.2调制模式

    对于地铁牵引工况,线网电压波动较大,如何充分利用直流电压,以期获得最大输出转矩,特别是牵引电机运行在高速弱磁阶段时,为了获得足够的电压,必须进行过调制。在低速采用异步调制,载波比较高时采用空间矢量调制(SVPWM),能明显减少逆变器输出电流的谐波成分。中速段采用同步调制,保持载波信号与调制信号频率比不变,1个周期内电压输出的脉冲个数和相位是固定的,最后过渡到方波。逆变器调制模式如下所示。

    6b6af98dc62a241025267cb9006edcf1.png

    调制度定义公式为:

    5ad34679c70f7b4e7f49eaea1fb81d7a.png

    式中,Udc代表逆变器母线电压,lual代表相电压峰值。

    传统的分段同步调制方案采用三相分别切换的方法,保证不同调制策略之间的平滑切换。该方案存在切换时间长以及可能引起脉冲紊乱等问题,不适合在无速度传感器方案中应用。此处通过严格地理论分析,设计了基于输出电压角度补偿的快速切换方案,保证在无速度传感器控制时不同调制方案之间切换的快速性和平顺性。另外,设计了简单的PWM 周期补偿方法,保证在采用同步 PWM 调制时输出脉冲在动静态过程中的对称性。

    1.3  基波电流提取

    在低开关频率的大功率变流器设计中,中高速段开关频率低于 300 Hz,此时电流波形畸变严重,无法直接用于矢量控制。利用观测的基波电流作为反馈信号可以显著提高闭环控制系统在低开关频率以及过调制区域运行的稳定性和动态响应速度。

    利用异步牵引电机数学模型,选取基波电流和转子磁链作为状态变量,构造观测器:

    fe7c2642b54f9f522a32d7889c71f6fb.png

    上式中,τσ为定子模型时间常数,τr为转子模型时间常数,kr 为互感Lm 和转子电感之间的比值, Rσ 为定子模型等效电阻, is1 为基波电流的估计值,ωr 为电机转子角频率,Gs、Gr 分别为定子、转子模型反馈增益矩阵。基波电流观测器框图如下图所示。

    9c266d20e53147f4524e7dcb35020e4f.png

    合理设置反馈增益矩阵Gs、Gr,可以使观测基波电流在全速域收敛。

    1.4 带速重投

    当列车惰行、牵引系统出现故障或者过无电区时,牵引变流器需要封锁控制脉冲。在上述情况下,驱动系统需在未知速度情况下重新启动。为了满足电气牵引和制动安全的需求,要求列车能够实现快速重投。通过观测器反馈矩阵,可以确保估计速度在任何情况下均能收敛至实际速度。该方案具有收敛速度快,精度高等特点。

    1.5 黏着控制

    黏着控制系统是高阶、非线性、多耦合的复杂系统,作为列车牵引控制系统的一部分,对列车安全运行至关重要。为了保证乘坐的舒适性以及提高车轮和轨道的使用寿命,如何提高黏着控制的快速响应和实现黏着利用率的最大化显得格外重要。采用基于黏着斜率法的再黏着优化控制可通过对黏着蠕滑特性曲线斜率的判别实现道路黏着峰值点的自动搜寻,即通过对黏着系数的估计和黏着斜率的判别,实时观测列车运行状态,以达到最佳的黏着控制,有效地抑制车轮的空转/ 滑行现象。

    采用滤波算法和状态估计理论实现对黏着特性曲线斜率的在线识别,再黏着优化转矩控制方法原理如下图所示。

    65e26c91c526b6d19830ca147f068deb.png

    根据上述分析可知,要想实现黏着控制的快速响应,需要及时和准确的获取电机转矩和电机角速度。当采用速度传感器检测电机转速时存在约200 ms 的延迟,而采用无速度传感器方式时检测延迟可缩短至20 ~25 ms。因此,采用无速度传感器矢量控制可满足提高列车黏着控制的快速响应性。

    02

    速度估算

    全阶磁链观测器实际上是1 个估计器,它采用了异步电机的全阶模型,并使用了1 个含被观测对象变量的反馈环。采用全阶观测器观测出异步牵引电机的转子磁链,然后利用转速估计律计算得到转速。

    异步牵引电机定子/转子电压方程、异步牵引电机定子/转子磁链方程、空间状态方程详见文末参考文献中文中内容。

    采用高精度观测器离散化方案,即使在低采样率下也可以保证观测器在全速度范围内具有良好的稳定性和较高的观测精度。另外,基于该观测器方案实现了无延迟高性能基波电流估计。

    03

    仿真及试验

    3.1 系统仿真

    为验证无速度传感器矢量控制理论分析的正确性,利用MATLAB 软件搭建了牵引逆变器驱动电机进行无速度传感器矢量控制的系统仿真模型。在RTLAB 平台上进行硬件在环测试(Hardware In Loop, HIL),通过基于模型的设计方法,直接进行软件集成、下载到牵引传动控制单元(DCU),用于实时仿真机模拟牵引传动系统,进行仿真实验,理论进一步得到了验证,缩短了开发周期。系统仿真参数如下表所示。

    1c3b50b5eba8541a15febca610d8b1e6.png

    异步牵引电机从静止启动运行到高速封锁脉冲再制动,用于模拟牵引电机无速度传感器矢量控制以及高速带速重投工况,系统仿真波形如下图所示。

    f581575614d78b64482ca0685cf7d11e.png

    仿真结果表明,此处提出的异步牵引电机无速度传感器矢量控制的转子频率能实现迅速跟踪且精度高,PWM 调制方式切换平滑无冲击,电机电流和转子磁链的观测速度快、精度高,电机三相电流平衡,整个系统具有良好的动静态性能。

    3.2 系统试验

    为了进一步验证本文提出的异步牵引电机无速度传感器矢量控制策略的正确性,在牵引组合试验台上进行了电机拖动试验。牵引逆变器拖动4 台电机模拟A 型车满载(AW2)工况,从静止启动运行至弱磁方波和带速重投实验,结果分别如下图所示。

    33936db857fe6b3f5303696feed617de.png

    由图可知,电机三相定子电流正弦;转矩控制效果好;在调制方式切换时,电机三相定子电流和电机转矩响应快、跟踪好。在系统惰行转运行工况时,电机转子频率能够实现快速跟踪,电流切换平顺,很好地实现带速重投。系统仿真和实验结果均验证了本文提出的异步电机无速度传感器矢量控制策略的正确性和有效性。

    04

    结束语

    异步牵引电机无速度传感器矢量控制技术,作为电气牵引系统的核心技术具有广阔的应用前景。在该技术开发过程中应用了基于模型设计方法以及基于RTLAB的半实物仿真,加快了研发进度,降低了研发成本。通过地面试验,该系统能够很好地满足地铁A 型车牵引制动特性要求,并解决了牵引系统带速重投问题,具有推广价值。

    参考文献

    杨北辉,钟立群,朱龙胜. 轨道交通异步牵引电机无速度传感器矢量控制技术分析[J].现代城市轨道交通,2019(9):29-35.

    fea88c1c8ae1deebe84dda6029c38014.png

    现代城市轨道交通

    城市轨道交通行业热点

    国内外城轨新闻

    本行业技术发展和建设运营经验

    期刊优秀论文等你来看

    810c3a5c0c02a614a443f85ed684b548.png

    06c9c5a3302a6dff60fd24e1d1d9714e.gif
    展开全文
  •  2、牵引电机的特性  从电机原理中已知,异步电动机典型的转矩——转速特性。电机转子在同步转速时,转矩为0;当转差率很小时,转矩随速度的减小,即转差率的增加,近乎直线变化。当转差率S为正时,为电动转矩;...
  • 永磁同步电机(PMSM)是最流行的电机,例如作为高速电动列车的牵引电机,源于其高转矩电流比的特性和能够通过弱磁控制扩大恒功率区域的能力,矢量控制理论的发明是交流调速领域中的一个重大突破,文中将详细讨论永磁...
  •  2、牵引电机的特性  从电机原理中已知,异步电动机典型的转矩——转速特性。电机转子在同步转速时,转矩为0;当转差率很小时,转矩随速度的减小,即转差率的增加,近乎直线变化。当转差率S为正时,为电动转矩;...
  • 根据电牵引支架搬运工作特性和结构特点,研究对比了永磁无刷直流电机交流变频电机、防爆锂电池电源装置和防爆特殊型铅酸电池电源装置对该支架车的适应性,通过采用牵引变频闭环转矩矢量控制技术和油泵变频节能策略,...
  • 电机驱动系统是电动轮矿用自卸车的核心部分,而交流异步电机在驱动系统中占主导地位,研究开发先进的异步电机驱动控制系统能够有效提高矿用自卸车动力经济性和安全可靠性。对电动轮矿用自卸车电驱动系统结构进行分析,...
  • 摘要;无位置传感器无刷直流电机(SLBLDCM)结构紧凑,效率高,性能稳定,得到了广泛应用....相较于交流感应电机,其效率和控制性能亦有的优势.在机车牵引,水泵,风扇,家电等场合得到广泛应用.无位置传感器无
  • 摘要;无位置传感器无刷直流电机(SLBLDCM)结构紧凑,效率高,性能稳定,得到了广泛应用....相较于交流感应电机,其效率和控制性能亦有绝对的优势.在机车牵引,水泵,风扇,家电等场合得到广泛应用.无位置传感
  • 单机道岔设置一套道岔控制电路,多机牵引道岔每台电机各设置一套道岔控制电路。多机牵引道岔各牵引点道岔控制电路原理与单机道岔基本相同,但在各牵引点转辙机的动作顺序、故障保护以及道岔总表示等方面增加了电路...
    8352572a925489f83fd50a178ca58595.gif与直流转辙机不同,交流转辙机道岔控制电路是根据转辙机数量设置的。单机道岔设置一套道岔控制电路,多机牵引道岔每台电机各设置一套道岔控制电路。多机牵引道岔各牵引点道岔控制电路原理与单机道岔基本相同,但在各牵引点转辙机的动作顺序、故障保护以及道岔总表示等方面增加了电路关联。下面首先介绍交流转辙机单机道岔动作电路的原理,再介绍单动多机牵引道岔、双动多机牵引道岔与单机道岔相比,增加的特殊点。一、交流转辙机单机道岔控制电路原理简述交流转辙机单机道岔其大致可分为以下几类:S700K单机道岔,带密贴检查器的S700K道岔,带1个转换锁闭器的ZYJ7道岔,带2个转换锁闭器的ZYJ7道岔。上述道岔控制电路室内部分动作原理相同,室外部分因设备设置不同稍有区别:带密贴检查器的道岔,密贴检查器接点参与道岔表示;带转换锁闭器的道岔,转换锁闭器接点参与道岔启动和表示。下面以S700K单机道岔控制电路为例,介绍道岔扳动时,其电路动作过程。11DQJ(1DQJF)励磁。由1DQJ检查联锁条件,当转换道岔的要求均满足时,1DQJ励磁吸起。因1DQJ接点不够用,增加了复示继电器1DQJF,在1DQJ吸起后1DQJF也励磁吸起。如图1所示。

    de951b2697c228825afd8aa1504078fb.png

    图1  1DQJ励磁电路图22DQJ转极。2DQJ为极性保持继电器,在1DQJ1DQJF励磁吸起后,即接通2DQJ动作电路,使其转极。2DQJ状态可控制三相交流电源向电机送电的相序,用于控制室外转辙机电机旋转方向。如图2所示。

    f4d2003856a6776207d38358884dd5cf.png

    图2  2DQJ转极电路图3.室外道岔转换。2DQJ转极后,将室内380V交流电源经断相保护器(DBQ)后送至室外构通启动电路。2DQJ定位吸起时,ABC三相分别通过X1X2X5向交流电机UVW三相送电,使三相交流电机道岔正转;2DQJ反位打落时,ABC三相分别通过X1X4X3向交流电机UWV三相送电,使三相交流电机道岔反转。通过电机带动道岔解锁、转换到位、锁闭。如图3所示。

    aafaca49757327aae9b61686fd32d33b.png

    图3  S700K单机道岔启动电路图每一牵引点道岔启动电路中均设置了一个道岔保护继电器(BHJ),DBQ检查流过的三相电流值正常且平衡后,输出直流24V电压使BHJ吸起,因此BHJ状态直接反映出道岔启动电路状态:BHJ吸起说明道岔启动电路正常,道岔正在转换中;BHJ落下说明三相控制电路断相,电机停转。在道岔正常转换过程中,BHJ吸起为1DQJ提供了自闭电路,使1DQJ1DQJF保持在吸起状态,不间断的向室外送电。若启动电路因故障造成三相电流断电或缺相时,BHJ落下切断1DQJ自闭电路,停止向室外电机送电,起到保护电机的作用。4.道岔转换完毕。道岔转换到位后,自动开闭器接点转换切断了道岔启动电路,此时BHJ落下,使1DQJ进入缓放状态。《维规》中规定:24V条件下,JWJXC-H125/80型继电器在失磁时缓放时间不小于0.5s1DQJ落下后,监测系统停止对道岔动作电流的记录。二、S700K单动多机道岔动作特殊点单动多机道岔在单机道岔控制电路的基础上进行组合,除每个牵引点设置一套单机道岔控制电路外,还增加了顺序启动、故障保护、串联表示等电路。S700K多机牵引道岔根据道岔辙叉号的大小,分为双机牵引、四机牵引、五机牵引、九机牵引等不同设置,其原理基本相同,下面以五机牵引为例进行说明。1.顺序动作。五机道岔分为尖轨三机(J1J2J3)、芯轨两机(X1X2)。道岔在接通启动电路的瞬间会出现一个较高的电流峰值,为避免多个电机同时动作时启动峰值叠加对交流转辙机电源模块造成的冲击,多机牵引道岔在电路上设计为按顺序依次传递。当操纵道岔时,J1X11DQJ励磁电路同时接通,J1X1同时开始动作,J21DQJ励磁需检查J11DQJ已吸起,J31DQJ励磁需检查J21DQJ已吸起,芯轨同理依次向后传递。如此同一瞬间最多有两台电机同时接通启动电路。如图4所示。

    a2d432144132f2d18985a0554fb85acc.png

    图4  单动多机牵引道岔1DQJ顺序励磁示意图2.故障停转。为避免一个牵引点因故未能动作,其他牵引点仍在转换造成设备损害,多机牵引道岔设置为“一机不能转,其他都不转”,实现动作一致性。即在尖轨(或芯轨)的多个牵引点中某一电机因故不能启动时,尖轨(或芯轨)其他牵引点电机都会停转。此功能是由切断继电器(QDJ)和总保护继电器(ZBHJ)实现的。多机牵引道岔尖轨和芯轨各设置了一套QDJZBHJ电路,分别对尖轨各牵引点和芯轨各牵引点的电机进行保护。以尖轨为例,如图5、图6所示:道岔转换时,若J1J2J3都能正常转换,则其BHJ均保持吸起,使ZBHJ吸起;若某一机道岔不能动作,则其BHJ无法吸起,导致ZBHJ无法吸起,QDJ通过阻容放电缓放2~3s后落下。因QDJ前接点用于所有转辙机1DQJ的自闭电路中,QDJ落下会造成1DQJ落下,从而使尖轨其他正在转换的转辙机停转。

    ebc1df091b54c55e69ff0eb95045d970.png

    图5  五机牵引道岔尖轨ZBHJ励磁电路图

    b79bcf309060f691252e5b81cac073b0.png

    图6五机牵引道岔尖轨QDJ励磁电路图特殊电路说明:九机牵引及部分五机牵引道岔设置了尖轨按钮(JGAJ)和芯轨按钮(XGAJ),在处理故障时可用来屏蔽“一机不能转,其他都不转”的功能例如按下尖轨按钮,JGAJ吸起,使尖轨ZBHJ无需检查尖轨所有分动BHJ的吸起,就可以一直保持在吸起状态。此时再扳动该道岔,即使尖轨某一动因故无法启动,尖轨的QDJ也不会落下,尖轨其他分动道岔能保持转动。这样在多机道岔故障时,现场在室外能更方便找到故障道岔进行处理。3.串联表示。多机牵引道岔设置了定位总表示继电器和反位总表示继电器,在检查尖轨及芯轨各分动转辙机的DBJ(或FBJ)均在吸起状态时,相应的总表示继电器方可吸起。三、S700K双动多机道岔动作特殊点多组道岔同时转换时,交流转辙机电源输出功率会明显增大,为减少同一时段内同时动作的转辙机数量,九机牵引及部分五机牵引的双动道岔,在单动多机牵引道岔电路的基础上,增加了对双动道岔优先级的控制,要求道岔第一动先动作,在第一动动作完毕(即所有分动电机均停转)后第二动方可开始动作。实现原理如下,仅供参考,具体电路以设计图纸为主。1.在第二动道岔1DQJ励磁电路的KF电源末端接入第一动道岔的2DQJ转极后的接点。确保在扳动道岔时,第一动的1DQJ先于第二动1DQJ吸起。2.在第二动道岔1DQJ的励磁电路中接入第一动动作开始继电器(DKJ)和动作完成继电器(DWJ)的后接点。当第一动道岔1DQJ吸起后,其DKJ吸起,切断第二动道岔的1DQJ的励磁电路的KZ电源,使第二动1DQJ无法吸起。直至第一动所有分动动作完毕(DWJ落下)才接通第二动1DQJKZ电源。保证第一动的所有道岔动作完成后,才能动作第二动。四、ZYJ7道岔控制电路特殊点:同步电路原理简述ZYJ7是电液型交流转辙机,380V交流电源作为动力,驱动三相异步电动机,带动油泵输出高压油,送入油缸。活塞杆固定不动,油缸运动,带动动作及表示装置工作。ZYJ7SH6之间采用油管传输。正常动作时,在液压的作用下,SH6(副机)跟随ZYJ7(主机)同步动作到位。当出现ZYJ7(主机)先到位,SH6(副机)尚未到位的情况时(以下简称“不同步”),为保证副机能够转换到位,因此道岔控制电路中设置同步电路,通过SH6自动开闭器接点接通启动电路,使三相电动机继续动作。同步电路如图7所示。

    30f47bfe68fb6aa0cbacf4f99c03028e.png

    图7  ZYJ7电液转辙机同步电路示意图五、信号集中监测采集原理简述交流转辙机的监测使用三相道岔采集单元进行监测,监测内容包含电压、电流、1DQJ状态、定/反位表示状态。一个单元采集一组转辙机的三相电压、电流、1DQJ状态、定/反位表示状态。道岔动作三相电流采集配线位置在DBQ输出与1DQJ(1DQJF)接点之间。采用互感器方式,穿芯采集。如图8所示。

    34c1fc8e3a366f2bb8ab0c264235ee96.png

    图8  道岔动作电流采集点示意图10cb37b8f9639bc6752bea4e962bcea0.pngbdd2cc1ebc482c2bd49d906a9eb5a0a7.pngae9e8f7d1969474e4c6a53b328a4ea45.pngbdd2cc1ebc482c2bd49d906a9eb5a0a7.png
    展开全文
  • 机车交流传动技术以其独特的优越性,已经成为铁路机车传动的主要发展方向,对机车的交流传动系统的研究以及开发应用,意味着要对交流传动系统中的关键部件如逆变器器、异步牵引电机等进行试验。本文给出了“双逆变器...
  •  在工业生产及国计民生中电机的使用十分广泛,电机的传动方式一般分为直流电机传动及交流电机传动。过去由于交流电机实现调速较困难或某些调速方式低效不够理想,因而长期以来在调速领域大多采用直流电机,而交流...
  •  在工业生产及国计民生中电机的使用十分广泛,电机的传动方式一般分为直流电机传动及交流电机传动。过去由于交流电机实现调速较困难或某些调速方式低效不够理想,因而长期以来在调速领域大多采用直流电机,而交流...
  • 日前,石煤机公司最新研发的6种型号的交流牵引采煤机顺利通过了煤炭科工集团...其中MG2×160/710-AWDD交流牵引采煤机总功率为710kW,截割功率为160kW,机身高度低、牵引力大,整机为多电机驱动,交流变频调速,可实现记忆
  • 电机呢铭牌写的是AC SERVO MOTOR,(这不是交流伺服电机?又说是异步伺服)额定转速2000转,频率70HZ,电流7.8A。设备是履带牵引,上下两条履带各由一个电机带减速机控制。也就是说要做主从控制,电机编码器1024PPR,...

    设备是这样的:

    两台G120的变频器,控制单元为CU250S-2,功率都是4KW。

    电机呢铭牌写的是AC SERVO MOTOR,(这不是交流伺服电机?又说是异步伺服)额定转速2000转,频率70HZ,电流7.8A。设备是履带牵引,上下两条履带各由一个电机带减速机控制。也就是说要做主从控制,电机编码器1024PPR,HTL。

    接下来说下我的调试过程:

    首先确定一台做主,一台做从,主电机采用带编码器速度控制,从电机采用速度控制转矩限幅。电位器给定到AI0作为主电机速度给定。然后我把主电机的R21速度信号输出AQ0连接到从电机的AI0,然后主电机的R79转矩给定值输出AQ1连接到从电机的AI1。

    先对两台CU做不带编码器的矢量控制调试,电流我设定为电机铭牌,转速也是设定为2000转,最大转速也设定为2000转,频率为70HZ,优化通过。

    再对两台CU做带编码器的矢量控制调试,也都通过。然后开始试运行,给定500转,实际编码器反馈在490-510之间跳动。

    下面对从电机做转矩限幅,我把P1522和P1523关联到AI1也就是前面所说的主电机输出的转矩值作为从电机的转矩限幅值。然后P1071设定为2900,P2900=110.也就是比主电机的速度快10%.

    现在问题来了:

    1,主电机给定速度,就会带动上面履带转动,但是下面履带(从电机0的转矩限幅值由主电机的转矩值相同,但是履带不转(但是人手可以拉动,是不是还没克服静转矩?)

    2,两个CU的实际速度与设定速度相差总是有十转上下(后来我直接把电位器给定同时接到两个CU的AI0,不采取第一台速度输出给第二台输入,还是不行)

    3,下面履带(从电机)不管上面履带转多快它总是不转,上下两个履带夹紧时,由于上面转,下面也转,速度环由于达不到从电机CU的给定值(因为速度给定比主机多10%)出现饱和,可以看到实际速度和主电机速度差不多(但都和给定值相差大),但一旦上下履带分开,从电机就不转了,要求是分开后从电机也要转。

    针对上述问题,请问怎么调试呢,还请各位赐教!

    展开全文
  • 一 、直流电机的用途直流电动机的优点:1 调速范围广,易于平滑调节2 过载、启动、制动转矩大3 易于控制,可靠性高4 调速时的能量损耗较小缺点:换向困难,维修比较麻烦,制造成本高(与相同功率的交流异步电机比较。...

    一 、直流电机的用途

    e6342a5c8f21fb31e1910d9612b33904.png

    直流电动机的优点:

    1 调速范围广,易于平滑调节

    2 过载、启动、制动转矩大

    3 易于控制,可靠性高

    4 调速时的能量损耗较小

    缺点:换向困难,维修比较麻烦,制造成本高(与相同功率的交流异步电机比较。

    应用:机床方面的应用:龙门刨床、导轨磨床、龙门铣床等设备的工作驱动电机,导轨磨床、镗床、铣床等设备的主轴电机;

    轧钢机、电车、电气铁道牵引、造纸、纺织拖动;

    直流发电机:用作电解、电镀、电冶炼、充电、交流发电机励磁等的直流电源。

    二、直流电机的工作原理

    原理:任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上。

    1、直流电机的工作原理

    工作原理:导体在磁场中运动时,导体中会感应出电势e; e=B×l×v;

    B:磁密

    L:导体长度;

    V:导体与磁场的相对速度。

    正方向:用右手定则判断。电势e正方向表示电位升高的方向,与U相反。如果同一元件上e和U正方向相同时,e= -U。

    b63a8aa156c0969a4ebe47e2467fe11a.png
    babf93fe1de37ea84a05d7c998e16b3d.png

    理解:电磁感应原理的变形(变化的磁通产生感应电动势)

    3、直流电动机的工作原理图。

    (1)构成:

    磁场:图中 N和 S是一对静止的磁极,用以产生磁场,其磁感应强度沿圆周为正弦分布。

    励磁绕组—— 容量较小的发电机是用永久磁铁做磁极的。容量较大的发电机的磁场是由直流电流通过绕在磁极铁心上的绕组产生的。用来形成N极和S极的绕组称为励磁绕组,励磁绕组中的电流称为励磁电流If。

    电枢绕组:在N极和 S极之间,有一个能绕轴旋转的圆柱形铁心,其上紧绕着一个线圈称为电枢绕组(图中只画出一匝线圈),电枢绕组中的电流称为电枢电流Ia。

    换向器:电枢绕组两端分别接在两个相互绝缘而和绕组同轴旋转的半圆形铜片——换向片上,组成一个换向器。换向器上压着固定不动的炭质电刷。

    电枢:铁心、电枢绕组和换向器所组成的旋转部分称为电枢。

    57c5080aa5090a9c6aea718aec5b8f3d.png

    电动机向负载输出机械功率的同时,却向电动机输入电功率,电动机起着将电能转换为机械能的作用。

    直流电机的励磁方式

    按励磁方式不同,电机可分为

    (一)他励直流电机 电枢和励磁绕组由两个独立的直流电源供电。

    (二)并励直流电机 电枢和励磁绕组并联后由一个独立的直流电源供电。

    (三)串励直流电机 电枢和励磁绕组串联后由一个独立的直流电源

    供电

    (四)复励直流电机 复励电机有两个绕组,一个并励绕组,一个串励

    绕组,并励绕组和电枢并联,和串励绕组串联后由

    一个独立的直流电源供电。

    0dd659ea410e088ac39de2d2a6516c75.png

    直流电机调速特性

    一、直流电机的转速公式:

    e4a9b6957d9ebabe9d78bb18ee721bde.png
    3b1a4017f0bcb597e010e22a9b095c68.png

    :电机磁通量,与励磁电流有关;

    5c34c4e468aaa47610f97fb390f7c053.png

    :电枢回路电阻;

    956eb0d579a86abc19dbaf4eda5f0791.png

    :电机的扭矩;

    f0166db332ee210fc1dbf4a8388e2658.png

    :电枢电压;

    二、直流电机的机械特性

    7282ce324608cfc515a4d710f3283c70.png
    475c5c85a582a770309a5005917204eb.png
    2d807351bec4891364a176f7f219c33c.png

    三、他励直流电机的能耗制动:

    cf5f410356479d281632cc21aa774dd0.png

    直流调速器基本原理功能

    案例:直流电机调速器的工作原理

    4Q系列三相交流电源电枢回路控制框图:

    b2706c97bd5cc72e991c0056a268bad1.png

    通过对大功率晶闸管的导通角的控制,将交流电整流为所需的直流电,提供给直流电动机使用;上图为三相全桥整流,4Q(4象限运行)动力部分基本原理图;可实现回馈制动功能;

    单相交流电源供电原理与上图基本相同,上图中减少一对晶闸管即可;(单相供电主要应用于小功率驱动器)

    1Q系列三相交流电源电枢回路控制框图:

    477e9902f0e8f0972f658cf3ef748e9c.png

    上图为三相全桥整流,1Q(1)象限运行)动力部分基本原理图;(与4Q相比较,j减少使用6只晶闸管);没有回馈制动功能

    3948dc4cea8a3453cf31ebd3b4d86fe2.png

    励磁回路控制原理图,通过控制两只晶闸管的导通角,可以控制输出的直流电压;

    直流调速器从控制核心的角度分为:模拟控制和数字控制;

    模拟式直流调速器的特点:电路简单,价格较为便宜,性价比较好,但参数可调整的较少,调整参数不直观,更多的凭经验办事,且无法直观了解调速器的运行状态;

    数字式直流调速器的特点:功能强大,价格较同规格的模拟式产品贵,参数调整较为方便、故障诊断功能强大;调速稳定性好,不会因为时间长而发生信号漂移的问题;

    直流调速器主要以调节上述两个指标为整个控制目标,(在选型时可根据需要选择是否带励磁控制功能;)

    调速的基本原则:

    A、 在额定转速下,以调节电枢电压的目标;(在该速度段,电机可输出最大的扭矩)

    B、 当直流电动机需要运行在高于额定转速情况时,设置电枢电压上升到设定的最大值后,通过减少励磁电流来达到提高转速的目的;(在该速度段,电机的最大输出扭矩随转速的提升而下降)

    展开全文
  •  电力机车辅助电源系统是机车的重要组成部分,担负着除机车牵引系统主电路以外各种装置的供电任务,是提供风源的空气压缩机、空调、通风机等辅助电动机的三相交流电源,电热器、冰箱、信息显示装置的电源等。...
  • 1概述MG300/700-WD型电牵引采煤机,具有多电机横向抽屉式布置、机载交流变频调速、销轨式无链电牵引等技术特点。该采煤机摇臂的行星机构结构形式如图1所示。方法兰通过T型压盖固定在行星架输出端,喷雾系统中的管座...
  • 首先要分为有刷电机和无刷电机。 有刷电调输出的是直流电,无刷电调输出的交流电。输入好像都是单片机给的PWM ...导言:无人机能够在空中飞行,全靠螺旋桨或者涡扇来牵引带动,驱动它们旋转的...
  • 论文首先介绍了感应电机U/f 控制原理及架线式矿机车的运行特点,然后详细讨论了DSP 调速系统的 硬件电路设计原理和软件设计流程。试验表明,所设计的变频调速系统数字化实现方便,具有良好的调速和牵引性能,在矿 ...
  • PGA411-Q1轴角数字转换器的架构能够帮助设计人员提高终端设备的系统精度和稳定性,如混合动力汽车/电动车(HEV/EV)牵引逆变器、电动助力转向系统、集成启停发电机、工业交流(AC)伺服电机控制和机械手臂控制。...
  • PGA411-Q1轴角数字转换器的架构能够帮助设计人员提高终端设备的系统精度和稳定性,如混合动力汽车/电动车(HEV/EV)牵引逆变器、电动助力转向系统、集成启停发电机、工业交流(AC)伺服电机控制和机械手臂控制。...
  • PGA411-Q1轴角数字转换器的架构能够帮助设计人员提高终端设备的系统精度和稳定性,如混合动力汽车/电动车(HEV/EV)牵引逆变器、电动助力转向系统、集成启停发电机、工业交流(AC)伺服电机控制和机械手臂控制。...
  • 自1889年美国奥梯斯升降机公司推出世界第一部以电动机为动力的升降机以来,电梯在驱动方式上经历了卷筒式驱动、牵引式驱动等历程,逐渐形成了直流电机拖动和交流电机拖动两种不同的拖动方式。如今电梯已成为人们进出...
  • IGBT非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域. IGBT模块是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装...
  • IGBT最基础的东西

    千次阅读 2013-12-06 23:37:18
    IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT...IGBT驱动功率小而饱和压降低,非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 IG
  • 应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道,而...
  • IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型...非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 在绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipol
  • IGBT的结构与工作原理

    2021-01-20 01:13:20
    IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),...非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。  在IGBT得到大力发展之前,功率场效应管MOSFET被用于需要

空空如也

空空如也

1 2
收藏数 38
精华内容 15
关键字:

交流牵引电机