[其他]同步電動機的速度控制裝置

無效

• 申請號: 85104725
• 申請日: 1985-06-19
• 公開（公告）號: CN85104725A
• 公開（公告）日: 1986-12-17
• 發明（設計）人: 小野忠弘;三浦尚志
• 申請（專利權）人: 東芝機械株式會社;東映電器株式會社
• 主分類號: H02P5/40
• 分類號: H02P5/40;G01P3/44
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

本發明是關于在電樞中通以交流電流的電動機的速度控制裝置，更具體地說，是關于具有旋轉磁場的同步電動機的變速控制裝置。

旋轉磁場式同步電動機具有一個可稱之為定子的電樞和稱之為轉子的磁極。流入電動機定子繞組的多項交流電流產生旋轉磁場，該旋轉磁場通過作用于轉子上的磁引力使其同步旋轉。在介紹常規的同步電動機的速度控制裝置以前，先說明一下直流電動機和同步電動機所產生的力矩的關系，將有助于容易地理解本發明。

圖1A為一直流電動機在轉軸方向的截面圖。其中FM是磁極，AM是一個電樞，AW是電樞繞組，DCV是直流電源。圖1B說明了圖1A所示的在直流電動機中產生的有關電樞電流（Ia）、磁場或磁通量（φ）和力矩（T）的弗來明左手定則。如圖1A、1B所示，一個整流器RC接通或斷開電樞電流Ia以使它總保持在與磁通φ垂直方向上流動。在此情況下，產生的力矩T如下所示：

T＝K·φ·Ia????（1）

這里K為常量。

等式（1）表示當磁通φ的值為常量時，力矩T與電樞電流Ia成比例。

圖2表示沿同步電動機轉軸方向的截面圖，該同步電動機具有旋轉磁場磁極PM，其中“SW”表示定子繞組而“Is”表示流過定子繞組“SW”的電流矢量。為了將式（1）運用于圖2所示的具有旋轉磁場磁極的同步電動機，有必要將磁極PM的磁通φ以磁通矢量φs表示。進一步地，定子繞組SW的電樞電流Ia用電流矢量Is表示，相應地，同步電動機所產生的力矩T由式（2）表示：

T＝K·φs·Is????COS????γ????（2）

圖3表示圖2所示的同步電動機的等值電路。在圖中Ra表示定子（電樞）繞組的電阻，Xs表示在定子繞組上的感應磁通和漏磁通的等效電感，V是電壓源，γ是電樞電流s與電樞電流在定子繞組上的感應電動勢的相位差。

因此，當相位差γ為零，即電動勢與電樞電流s同相時，式（2）變成下式：

T＝K·φs·Is????（3）

式（3）表示同步電動機有可能用與直流電動機相同的產生力矩的方式來驅動。

換句話說，式（3）表明為了有效地驅動同步電動機，有必要控制流過定子繞組的電樞電流Is以便使旋轉磁場的磁通φs總是與電流Is成直角。

此外，電樞電流Is可稱為同步電動機角速度ω初滯后角的函數，它包括一個由定子繞組的電阻Ra和電感La組成的時間常數Ta。相應地，當同步電動機轉速升高時，就產生了電樞電流Is的相位滯后。

在同步電動機的驅動裝置中采用一個電流控制回路來減小相位滯后是一種傳統的方法。

圖4為一電動機驅動裝置的控制框圖。圖中，GV表示該裝置中電流放大器的放大系數，Gi表示該裝置中的電流反饋增益。

在圖4中，裝置的傳遞函數G（s）如下所示：

G(S)=I/V=G V(1Ra·11+STa)1+Gi·Gv(1Ra+11+STa)]]>(4)

這里S＝jw，

此外，開路增益G_o（S）表示如下：

G_o（S）＝Gi·GV/Ra（1+STa） （5）

當G_o（S）＞＞1時，傳遞函數變為下式：

G（S）＝1/Gi????（6）

式（6）表示當G_o（S）＞＞1時，傳遞函數與時間常數Ta和旋轉角速度ω無關。這就是在同步電動機的驅動裝置上采用電流控制回路的原因。

圖5表示用于同步電動機驅動控制的常規式控制電路框圖。