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新型自控變頻同步電機(jī)前景廣闊

發(fā)布時間:2010-04-15   點(diǎn)擊次數(shù):869次

新型自控變頻同步電機(jī)前景廣闊

    進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著其新興應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬和節(jié)能環(huán)保的新要求,同步電機(jī)正在發(fā)展成為新型機(jī)電一體化交流調(diào)速系統(tǒng),具有潛在的競爭力,在航空航天、高精度機(jī)床、超高速電機(jī)運(yùn)行等諸多領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

    隨著全數(shù)字化矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)的商品化,同步電動機(jī)交流電力拖動系統(tǒng)的技術(shù)性能,達(dá)到并超過了直流電動機(jī)電力拖動系統(tǒng)。交流變頻同步電動機(jī)集直流電動機(jī)和交流電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)于一身,既具有直流電動機(jī)優(yōu)良的調(diào)速性能,大的過載能力;又具有交流電動機(jī)體積小、重量輕、效率高,結(jié)構(gòu)簡單,免維護(hù),運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn),很有發(fā)展前途。

    交流同步電動機(jī)已成為交流可調(diào)轉(zhuǎn)動中的一顆新星,特別是永磁同步電動機(jī),電機(jī)獲得無刷結(jié)構(gòu),功率因數(shù)高,效率也高,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速嚴(yán)格與電源頻率保持同步。

    自控變頻同步電機(jī)是伴隨電力電子技術(shù)、微電機(jī)技術(shù)、自動控制理論的進(jìn)步發(fā)展起來的“電子控制電動機(jī)”成功范例,兼具有傳統(tǒng)交直流傳動特點(diǎn),采用自控式調(diào)頻工作方式,從根本上解決了阻礙同步電機(jī)廣泛應(yīng)用的振蕩、失步的問題,同時具有運(yùn)行效率高、可靠性好、調(diào)速范圍寬、動態(tài)響應(yīng)好、適用于高速、惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),已成為電氣傳動發(fā)展的標(biāo)志之一??梢灶A(yù)見,新型自控式變頻同步電機(jī)仍將不斷出現(xiàn)。

    自控變頻同步電機(jī)在原理上和直流電機(jī)極為相似,用電力電子變流器取代了直流電機(jī)的機(jī)械換向器,如采用交—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機(jī)”或稱“無刷直流電動機(jī)”。傳統(tǒng)的自控變頻同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有轉(zhuǎn)子位置傳感器,現(xiàn)正開發(fā)無轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng)。同步電機(jī)的他控變頻方式也可采用矢量控制,其按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制比異步電機(jī)簡單。

    當(dāng)今信息技術(shù)高度發(fā)展,各種計(jì)算機(jī)外設(shè)和辦公自動化設(shè)備也隨之高度發(fā)展,與其配套的關(guān)鍵部件微電機(jī)需求量大,精度和性能要求也越來越高。對這類微電機(jī)的要求是小型化、薄形化、高速、長壽命、高可靠、低噪聲和低振動,精度要求更是特別高。同時,其在工業(yè)自動化領(lǐng)域的運(yùn)行控制中扮演了十分重要的角色,應(yīng)用場合的不同對伺服電動機(jī)的控制性能要求也不盡相同。

    據(jù)了解,近10年來,隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展,電氣傳動技術(shù)面臨著一場歷史革命,即交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)已成為發(fā)展趨勢。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。這為電機(jī)提供了巨大的市場和發(fā)展空間。

    進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著其新興應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬和節(jié)能環(huán)保的新要求,今后自控變頻同步電機(jī)的研究焦點(diǎn)和發(fā)展方向是什么呢?經(jīng)過研究,筆者認(rèn)為,相對于發(fā)展較為成熟的無換向器電動機(jī),同步電機(jī)正在發(fā)展成為新型機(jī)電一體化交流調(diào)速系統(tǒng),具有潛在的競爭力,在航空航天、高精度機(jī)床、超高速電機(jī)運(yùn)行等諸多領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

    筆者認(rèn)為,包括電動機(jī)本體、功率變換器、控制器位置檢測器在內(nèi)的整體非線性仿真建模及系統(tǒng)設(shè)計(jì);引用先進(jìn)控制策略來提高同步電機(jī)的動態(tài)性能和功能指標(biāo);無位置傳感器自控變頻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置間接檢測以及瞬時轉(zhuǎn)矩脈動、振蕩、噪聲分析與控制將是未來研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

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