交流电机控制——同步电机控制系统

不论是同步电机还是异步电机，采用怎量控制技术及新的控制方法后，系统性能均大大提高，可望取代直流电机在电气控制领域中的主导地位。目前典型的已经应用或正在研究的高性能交流电机控制系统有同步电机控制系统、异步电机控制系统和高精度交流电机运动控制等类型。

●无换向器电机控制系统采用交-直交电流型逆变器给普通同步电机供电，整流及逆变部分均由晶闸管构成，利用同步电机电流可以超前电压的特点，使逆变器的晶闸管工作在自然换相状态。同时检测转子磁极的位置，用以选通逆变器的晶闸管，使电机工作在自同步状态，故又称自控式同步电机控制系统。其特点是直接采用普通同步电机和普通晶闸管构成系统，容量可以做得很大，电机转速也可做得很高，如法国地中海高速列车即采用此方案，技术比较成熟。其缺点是由于电流采用方波供电，而电机绕组为正弦分布，产生的低速转矩脉动较大。

●交-交变频供电同步电机控制系统逆变器采用交-交循环变流电路，由普通晶闸管组成，提供三相正弦电流给普通同步电机。采用矢量控制后可对励磁电流进行瞬态补偿，因此系统动态性能优良，已广泛应用在轧机主传动控制系统中。其特点是容量可以很大，但调速范围有一定限制，只能从1/2同步速往下调。

●正弦波永磁同步电机控制系统电机转子采用永磁材料，定子绕组仍为正弦分布绕组。如通以三相正弦交流电，可获得较理想的旋转磁场，并产生平稳的电磁转矩。采用矢量控制技术使轴电流分量为零，用轴电流直接控制转矩，系统控制性能可以达到很高水平。缺点是需要使用昂贵的绝对位置编码器，采用普通增量式码盘实现上述要求虽有一些限制，但采取一定措施后仍是可能的。目前研究的重点放在如何消除齿谐波及PWM控制等造成的转矩脉动。

●方波永磁同步电机控制系统又称为无刷直流电机控制系统，转子采用永磁材料，定子为整距集中绕组，以产生梯形波磁场和感应电动势，如通以三相方波交变电流，当电流和感应电动势同相位时，理论上可产生平稳的电磁转矩。其主要特点是磁极位置检测和无换向器电机一样，非常简单，选通及系统控制容易实现。其缺点是由于定子电感的存在，实际上电流达不到理想的方波，在换相时刻的叠流现象会造成转矩脉动，对系统低速性能有一定的影响。