目前,調速系統己經形成直流電動機、非同步電動機、同步電動機三大調速系統並存的局面。這三種調速系統各有優缺點。
1)直流調速系統:和交流調速系統相比,直流電動機調速系統控制簡單,調速效能好,變流裝置結構簡單,長期以來在調速傳動中占主導地位。人們在大力發展交流調速系統的同時,對直流調速系統也未完全放棄。隨著微電子學的發展,國際上全數字直流調速系統已非常普及。由於引數的調節從硬體變成了軟體,調整非常方便,過去模擬控制無法實現的各種控制要求,現在透過軟體程式設計均能實現,計算機在完成控制任務的同時,還有故障監視、保護功能及自我診斷功能,使系統的可靠性有了進一步的提高。儘管直流調速系統在控制手段上有了長足的進步,和交流控制系統相比,它固有的缺點並未克服:
A.直流電動機結構複雜,成本高,故障多,維護困難且工作量大,經常因為火花大而影響生產。
B.機械換向的換向能力限制了電動機的容量、電壓和速度,接觸式的電流傳輸又限制了直流電動機的應用場合。
C.電樞在轉子上,電動機效率低,散熱條件差,冷卻費用高,為改善換向能力,減少電樞電感,轉子變得粗短,影響系統的動態效能。
2)非同步電動機調速:籠型非同步電動機結構簡單,堅固耐用,維護工作量小,執行效率高,轉動慣量小,動態響應快,可以做到高電壓、大容量、高轉速。非同步電動機和新一代全數字通用變頻器可組成恆壓頻比的開環調速系統,此係統具有較硬的機械特性和較好的調速特性,可滿足絕大部分中小型生產機械的一般調速要求,達到節能、提高產品質量和生產效益的目的。向量控制(磁場定向控制)的非同步電動機轉速閉環系統是高效能的調速系統,其靜、動態效能完全可與直流調速系統的效能相媲美。非同步電機向量控制系統相對於直流調速系統較複雜,但比同步電動機向量控制系統簡單,控制部分採用全數字後,也具有易於操作、調整、維護的優點。另外繞線式轉子非同步電動機的調速方式一串級調速在效能上也有了較大提高,適用於調速範圍不太寬的生產機械。非同步電動機調速系統也存在如下缺點:
A.非同步電動機需從定子側勵磁,因此,電動機功率因數較低,和相同容量的同步電動機相比,所用變頻裝置容量大。
B.在高效能的向量控制非同步電動機的調速系統中,轉子引數受溫度影響將發生變化,產生控制誤差,影響其控制精度,因此,需要加補償措施或採用其它控制方式,如直接轉矩控制、引數自適應控制等。
C.非同步電動機為提高其功率因數及效率,需儘量減少定轉子之間的氣隙,這使得製造困難,並且不適合工作於衝擊振動大的場合。
D.高壓變頻器成本高。
3)同步電動機調速:結構上,普通同步電機要比籠型非同步電動機複雜,但比直流電動機簡單。和同容量的直流電動機相比,它具有效率高、過載能力大、體積小、轉動慣量小、省維護等優點,並且可以做到大容量、高電壓、高轉速。和非同步電動機調速系統相比,它具有功率因數可調、轉子引數可測、效率高、定轉子氣隙較大、控制性能好等方面的優勢。但是,同步電動機調速系統也有以下缺點:
A.同步電動機除永磁式外需要在轉子側加一套勵磁裝置,無論是無刷勵磁還是有刷勵磁,和籠型非同步電動機相比,都要增加維護工作量。
B.同步電動機的向量控制比非同步電動機的向量控制複雜,需要精確檢測轉子位置或轉子磁鏈位置。
結語
綜上所述,以上三種調速系統雖然在不斷獲得發展,但是它們本身的固有缺陷並沒有得到克服。那麼,能不能找到一種新的方法,使調速系統既具有同步電動機調速系統功率因數可調的優點,又具有籠型非同步電動機調速系統需要較少的維護的,並且控制簡單的特點呢?為了解決這個技術難題,近幾年來,許多國內外學者將目光投向無刷雙饋電機(簡稱BDFM)。這種電機不僅具有籠型轉子的簡單結構,而且具有繞線式轉子非同步電機和同步電機的優良特性;既可同步又可非同步執行,既可作為交流調速電機,又可作為變速恆頻發電機,可以在無刷的情況下實現雙饋電。無刷雙饋電機在執行時所要求的變頻器容量小,降低了系統的成本。作為發電機可實現變頻恆速發電,特別適用於風力發電、變落差水力發電、潮汐發電等可再生能源的開發、利用,因此無刷雙饋電機的應用越來越受注目,作為一種新型電機的研究也正在獲得不斷髮展。
目前,調速系統己經形成直流電動機、非同步電動機、同步電動機三大調速系統並存的局面。這三種調速系統各有優缺點。
1)直流調速系統:和交流調速系統相比,直流電動機調速系統控制簡單,調速效能好,變流裝置結構簡單,長期以來在調速傳動中占主導地位。人們在大力發展交流調速系統的同時,對直流調速系統也未完全放棄。隨著微電子學的發展,國際上全數字直流調速系統已非常普及。由於引數的調節從硬體變成了軟體,調整非常方便,過去模擬控制無法實現的各種控制要求,現在透過軟體程式設計均能實現,計算機在完成控制任務的同時,還有故障監視、保護功能及自我診斷功能,使系統的可靠性有了進一步的提高。儘管直流調速系統在控制手段上有了長足的進步,和交流控制系統相比,它固有的缺點並未克服:
A.直流電動機結構複雜,成本高,故障多,維護困難且工作量大,經常因為火花大而影響生產。
B.機械換向的換向能力限制了電動機的容量、電壓和速度,接觸式的電流傳輸又限制了直流電動機的應用場合。
C.電樞在轉子上,電動機效率低,散熱條件差,冷卻費用高,為改善換向能力,減少電樞電感,轉子變得粗短,影響系統的動態效能。
2)非同步電動機調速:籠型非同步電動機結構簡單,堅固耐用,維護工作量小,執行效率高,轉動慣量小,動態響應快,可以做到高電壓、大容量、高轉速。非同步電動機和新一代全數字通用變頻器可組成恆壓頻比的開環調速系統,此係統具有較硬的機械特性和較好的調速特性,可滿足絕大部分中小型生產機械的一般調速要求,達到節能、提高產品質量和生產效益的目的。向量控制(磁場定向控制)的非同步電動機轉速閉環系統是高效能的調速系統,其靜、動態效能完全可與直流調速系統的效能相媲美。非同步電機向量控制系統相對於直流調速系統較複雜,但比同步電動機向量控制系統簡單,控制部分採用全數字後,也具有易於操作、調整、維護的優點。另外繞線式轉子非同步電動機的調速方式一串級調速在效能上也有了較大提高,適用於調速範圍不太寬的生產機械。非同步電動機調速系統也存在如下缺點:
A.非同步電動機需從定子側勵磁,因此,電動機功率因數較低,和相同容量的同步電動機相比,所用變頻裝置容量大。
B.在高效能的向量控制非同步電動機的調速系統中,轉子引數受溫度影響將發生變化,產生控制誤差,影響其控制精度,因此,需要加補償措施或採用其它控制方式,如直接轉矩控制、引數自適應控制等。
C.非同步電動機為提高其功率因數及效率,需儘量減少定轉子之間的氣隙,這使得製造困難,並且不適合工作於衝擊振動大的場合。
D.高壓變頻器成本高。
3)同步電動機調速:結構上,普通同步電機要比籠型非同步電動機複雜,但比直流電動機簡單。和同容量的直流電動機相比,它具有效率高、過載能力大、體積小、轉動慣量小、省維護等優點,並且可以做到大容量、高電壓、高轉速。和非同步電動機調速系統相比,它具有功率因數可調、轉子引數可測、效率高、定轉子氣隙較大、控制性能好等方面的優勢。但是,同步電動機調速系統也有以下缺點:
A.同步電動機除永磁式外需要在轉子側加一套勵磁裝置,無論是無刷勵磁還是有刷勵磁,和籠型非同步電動機相比,都要增加維護工作量。
B.同步電動機的向量控制比非同步電動機的向量控制複雜,需要精確檢測轉子位置或轉子磁鏈位置。
結語
綜上所述,以上三種調速系統雖然在不斷獲得發展,但是它們本身的固有缺陷並沒有得到克服。那麼,能不能找到一種新的方法,使調速系統既具有同步電動機調速系統功率因數可調的優點,又具有籠型非同步電動機調速系統需要較少的維護的,並且控制簡單的特點呢?為了解決這個技術難題,近幾年來,許多國內外學者將目光投向無刷雙饋電機(簡稱BDFM)。這種電機不僅具有籠型轉子的簡單結構,而且具有繞線式轉子非同步電機和同步電機的優良特性;既可同步又可非同步執行,既可作為交流調速電機,又可作為變速恆頻發電機,可以在無刷的情況下實現雙饋電。無刷雙饋電機在執行時所要求的變頻器容量小,降低了系統的成本。作為發電機可實現變頻恆速發電,特別適用於風力發電、變落差水力發電、潮汐發電等可再生能源的開發、利用,因此無刷雙饋電機的應用越來越受注目,作為一種新型電機的研究也正在獲得不斷髮展。