11、同步电机与感应电机的瞬态及控制原理解析

同步电机与感应电机的瞬态及控制原理解析

同步电机瞬态及控制

1. 同步电机基本特性与控制方案

在功率因数 $\cos φ1 = 1$ 的情况下，励磁电流 $iF$ 会随转矩增加而增大，这在电压源 PWM 逆变器供电的大型同步电机驱动中较为典型，且此类电机转子通常无阻尼笼。同时，还介绍了两种基于恒定 $\psi_d^0$ 或 $\Psi_S$ 的基本矢量控制驱动方案。

2. 不同类型同步电机分析

• 永磁同步电机（PMSM）与笼型转子直流励磁同步电机 ：对于矩形电流、两相导通控制的 PMSM（无刷直流永磁电机）和笼型转子直流励磁同步电机（由电流源逆变器供电实现变速），推导了基本瞬态方程和转速 - 转矩曲线，得到线性下降的转速 - 转矩曲线，这对应了两种典型的变速同步电机驱动情况。
• 开关磁阻电机（SRM） ：具有双凸极特性，采用相坐标模型。它不是行波磁场电机，定子相电流脉冲频率 $f_1$ 与转子凸极数 $Nr$ 和转速 $n$ 直接相关，即 $f_1 = nNr$。其小偏差模型的瞬态行为与直流串励电机相似，因结构坚固，适用于热或化学侵蚀性环境。步进电机（有无永磁体的混合式）工作方式类似 SRM，但采用开环供电（通过频率斜坡）以防止失步，也适用于恶劣环境。
• 分相笼型转子同步电机 ：具有磁转子凸极（$L_d > L_q$）或永磁体（$L_d ≤ L_q$）的分相笼型转子同步电机可用于家用电器，以提高效率并减小电机尺寸，实现直接电网运行。只有当两个正交定子绕组（主绕组和辅助绕组）等效（