新型自控變頻同步電機前景廣闊
發(fā)布時間:2010-04-15 點擊次數(shù):853次新型自控變頻同步電機前景廣闊
進入21世紀以來,隨著其新興應用領域的不斷拓寬和節(jié)能環(huán)保的新要求,同步電機正在發(fā)展成為新型機電一體化交流調速系統(tǒng),具有潛在的競爭力,在航空航天、高精度機床、超高速電機運行等諸多領域具有獨特的優(yōu)勢。
隨著全數(shù)字化矢量控制變頻調速技術的商品化,同步電動機交流電力拖動系統(tǒng)的技術性能,達到并超過了直流電動機電力拖動系統(tǒng)。交流變頻同步電動機集直流電動機和交流電動機優(yōu)點于一身,既具有直流電動機優(yōu)良的調速性能,大的過載能力;又具有交流電動機體積小、重量輕、效率高,結構簡單,免維護,運行安全可靠等優(yōu)點,很有發(fā)展前途。
交流同步電動機已成為交流可調轉動中的一顆新星,特別是永磁同步電動機,電機獲得無刷結構,功率因數(shù)高,效率也高,轉子轉速嚴格與電源頻率保持同步。
自控變頻同步電機是伴隨電力電子技術、微電機技術、自動控制理論的進步發(fā)展起來的“電子控制電動機”成功范例,兼具有傳統(tǒng)交直流傳動特點,采用自控式調頻工作方式,從根本上解決了阻礙同步電機廣泛應用的振蕩、失步的問題,同時具有運行效率高、可靠性好、調速范圍寬、動態(tài)響應好、適用于高速、惡劣環(huán)境等優(yōu)點,已成為電氣傳動發(fā)展的標志之一?梢灶A見,新型自控式變頻同步電機仍將不斷出現(xiàn)。
自控變頻同步電機在原理上和直流電機極為相似,用電力電子變流器取代了直流電機的機械換向器,如采用交—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機”。傳統(tǒng)的自控變頻同步機調速系統(tǒng)有轉子位置傳感器,現(xiàn)正開發(fā)無轉子位置傳感器的系統(tǒng)。同步電機的他控變頻方式也可采用矢量控制,其按轉子磁場定向的矢量控制比異步電機簡單。
當今信息技術高度發(fā)展,各種計算機外設和辦公自動化設備也隨之高度發(fā)展,與其配套的關鍵部件微電機需求量大,精度和性能要求也越來越高。對這類微電機的要求是小型化、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)自動化領域的運行控制中扮演了十分重要的角色,應用場合的不同對伺服電動機的控制性能要求也不盡相同。
據了解,近10年來,隨著電力電子技術、計算機技術、自動控制技術的迅速發(fā)展,電氣傳動技術面臨著一場歷史革命,即交流調速取代直流調速和計算機數(shù)字控制技術取代模擬控制技術已成為發(fā)展趨勢。電機交流變頻調速技術是當今節(jié)電、改善工藝流程以提高產品質量和改善環(huán)境、推動技術進步的一種主要手段。這為電機提供了巨大的市場和發(fā)展空間。
進入21世紀以來,隨著其新興應用領域的不斷拓寬和節(jié)能環(huán)保的新要求,今后自控變頻同步電機的研究焦點和發(fā)展方向是什么呢?經過研究,筆者認為,相對于發(fā)展較為成熟的無換向器電動機,同步電機正在發(fā)展成為新型機電一體化交流調速系統(tǒng),具有潛在的競爭力,在航空航天、高精度機床、超高速電機運行等諸多領域具有獨特的優(yōu)勢。
筆者認為,包括電動機本體、功率變換器、控制器位置檢測器在內的整體非線性仿真建模及系統(tǒng)設計;引用先進控制策略來提高同步電機的動態(tài)性能和功能指標;無位置傳感器自控變頻電機轉子位置間接檢測以及瞬時轉矩脈動、振蕩、噪聲分析與控制將是未來研究的熱點和難點。