一、直流電機調(diào)速方法（1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓U。改變電樞電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動機額定轉速向下變速，屬恒轉矩調(diào)速方法。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，這種方法最好。Ia（2）改變電動機主磁通Φ。改變磁通可以實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，但只能減弱磁通進行調(diào)速（簡稱弱磁調(diào)速），從電機額定轉速向上調(diào)速，屬恒功率調(diào)速方法。If變化時間遇到的時間常數(shù)同I（3）改變電樞回路電阻R。在電動機電樞回路外串電阻進行調(diào)速的方法，設備簡單，操作方便。但是只能進行有級調(diào)速，調(diào)速平滑性差，機械特性較軟；空載時幾乎沒什么調(diào)速作用；還會在調(diào)速電阻上消耗大暈電能。二、異步電機調(diào)速方法三相異步電動機轉速公式為：n=60f/p(1-s)從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數(shù)P及轉差率s均可達到改變轉速的目的。從調(diào)速的本質來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉速兩種。在生產(chǎn)機械中廣泛使用不改變同步轉速的調(diào)速方法有繞線式電動機的轉子串電阻調(diào)速、斬波調(diào)速、串級調(diào)速以及應用電磁轉差離合器、液力偶合器、油膜離合器等調(diào)速。改變同步轉速的有改變定子極對數(shù)的多速電動機，改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速有能無換向電動機調(diào)速等。從調(diào)速時的能耗觀點來看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：（1）高效調(diào)速指時轉差率不變，因此無轉差損耗，如多速電動機、變頻調(diào)速以及能將轉差損耗回收的調(diào)速方法（如串級調(diào)速等）。（2）有轉差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉子回路中；（3）電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗在離合器線圈中；（4）液力偶合器調(diào)速，能量損耗在液力偶合器的油中。一般來說轉差損耗隨調(diào)速范圍擴大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。1.變極對數(shù)調(diào)速方法這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速目的，特點如下：（1）具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；（2）無轉差損耗，效率高；（3）接線簡單、控制方便、價格低；（4）有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；（5）可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。本方法適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降機、起重設備、風機、水泵等。2.變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交-直-交變頻器。其特點：（1）效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；（2）應用范圍廣，可用于籠型異步電動機；（3）調(diào)速范圍大，特性硬，精度高；（4）技術復雜，造價高，維護檢修困難。本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。3.串級調(diào)速方法串級調(diào)速是指繞線式電動機轉子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉差，達到調(diào)速的目的。大部分轉差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉差功率返回電網(wǎng)或轉換能量加以利用。根據(jù)轉差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速，其特點為：（1）可將調(diào)速過程中的轉差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機械上，效率較高;由式可知，除電磁轉矩外，再無其它控制量可影響轉速。如果能快速地控制轉矩，使得傳動系統(tǒng)在負載擾動時獲得較小的動態(tài)速降和較短恢復時間，那么，調(diào)速系統(tǒng)就具有較高的動態(tài)性能，因此，調(diào)速系統(tǒng)性能的好壞關鍵是電磁轉矩控制得如何。矢量控制中,電磁轉矩的表達式為：T式中Pm為電機的極對數(shù);LM為定、轉子繞組間最大互感;由式知，轉矩只與定、轉子電流空間矢量is、ir成正比，改變同步電動機轉速的主要方法是改變供電電源的頻率，即變頻調(diào)速。從控制方式上可將同步電動機變頻調(diào)速分成兩種，一種為他控式變頻調(diào)速；一種為自控式變頻調(diào)速。這里討論永磁同步電動機采用自控式變頻調(diào)速的方法，在電動機軸上安裝轉子磁極位置檢測器，能檢測出轉子的磁極位置，控制定子側變頻器的電流頻率和相位，使定子電流和轉子磁鏈總是保持確定的關系，從而產(chǎn)生恒定的轉矩。其最簡單的調(diào)速系統(tǒng)工作原理框圖如圖1。圖圖1調(diào)速系統(tǒng)工作原理框圖四、無刷直流電機基本原理1.無刷直流電機的分類永磁無刷直流電動機大致可以分為兩類，即方波型永磁無刷直流電動機和正弦波型永磁無刷直流電動機，它們又統(tǒng)稱為自控式永磁同步電動機。方波型永磁無刷直流電動機，習慣上稱為BrushlessDirectCurrentMotor(BLDCM),即無刷直流電動機。其電機本體的反電動勢(即激磁電動勢或空載電動勢)設計成梯形波，而逆變器輸出方波電壓或方波電流并且與電機反電動勢保持適當?shù)南辔魂P系，從而產(chǎn)生有效的電磁轉矩，如圖2所示。在這種情況下，轉子位置傳感器只需提供轉子的若干個關鍵位置的離散信號就可以了。方波型永磁無刷直流電動機結構簡單、控制方便、成本較低，一般用于對轉矩波動要求不太高的調(diào)速傳動系統(tǒng)。圖圖2方波型正弦波型永磁無刷直流電動機，由于源于同步電動機，習慣上稱為PermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)，即永磁同步電動機。其電機本體的反電動勢設計成正弦形，而逆變器采用SPWM技術或滯環(huán)控制技術等調(diào)制出正弦電壓或電流并與電機反電動勢保持適當?shù)南辔魂P系，從而產(chǎn)生比較平滑的電磁轉矩，如圖3所示。在這種情況下，位置傳感器需要提供連續(xù)的轉子位置信號。正弦型永磁無刷直流電動機的結構比較復雜且成本較高(尤其是位置傳感器)，控制方法靈活，一般轉矩波動較小，因此往往用于對轉矩脈動要求比較嚴格的驅動與控制系統(tǒng)中。圖圖3正弦波型2.無刷直流電機的基本組成環(huán)節(jié)無刷直流電動機的結構原理如圖1.3所示。它主要由電動機本體、位置傳感器和電子開關線路三部分組成。電動機本體在結構上與永磁同步電動機相似，但沒有籠型繞組和其它起動裝置。其定子繞組一般制成多相（三相、四相、五相不等），轉子由永久磁鋼按一定極對數(shù)（2p=2,4,…）組成。圖4中的電動機本體為三相兩極。三相定子繞組分別與電子幵關線路中相應的功率開關器件聯(lián)接，在圖4中A相、B相、C相繞組分別與功率幵關管V1、V2、V3相接。位置傳感器的跟蹤轉子與電動機轉軸相聯(lián)接。圖圖4無刷直流電機的結構原理圖當定子繞組的某一相通電時，該電流與轉子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場相互作用而產(chǎn)生轉矩，驅動轉子旋轉，再由位置傳感器將轉子磁鋼位置變換成電信號，去控制電子開關線路，從而使定子各相繞組按一定次序導通，定子相電流隨轉子位置的變化而按一定的次序換相。由于電子開關線路導通次序是與轉子轉角同步的，因而起到了機械換向器的換向的作用。因此，所謂無刷直流電動機，就其基本結構而言，可以認為是一臺由電子開關線路、永磁式同步電動機以及位置傳感器三者組成的“電動機系統(tǒng)”。其原理框圖如圖5所示。圖圖5無刷直流電機的原理框圖無刷直流電動機電子開關線路是用來控制電動機定子上各相繞組通電的順序和時間，主要由功率邏輯開關單元和位置傳感器信號處理單元兩個部分組成。功率邏輯開關單元是控制電路的核心，其功能是將電源的功率以一定邏輯關系分配給直流無刷電動機定子上各相繞組，以便使電動機產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉矩。而各相繞組導通的順序和時間主要取決于來自位置傳感器的信號。但位置傳感器所產(chǎn)生的信號一般不能直接用來控制邏輯開關單元，往往需要經(jīng)過一定邏輯處理后才控制邏輯開關單元。綜上所述，組成無刷直流電動機的各主要部件的框圖如圖6所示。圖圖6無刷直流電機的組成框圖3.無刷直流電機的基本工作原理三相無刷直流電動機的工作原理如圖7所示。采用光電式位置傳感器,電動機的定子繞組分別為A相、B相、C相，因此，光電式位置傳感上也有3個光敏圖7圖7無刷直流電機的工作原理圖接收元件V1、V2、V3與之對應。3個光敏接收元件在空間上間隔120°,分別控制3個開關管VA、VB、VC(本例為半橋式驅動，只用3個開關管）。這3個開關管則控制對應相繞組的通電與斷電。遮光板安裝在轉子上，安裝的位置與圖中轉子的位置相對應。當轉子處于圖8(a)所示的位置時，遮光板遮住光敏接收元件V2、V3,只有V1可以透光。因此，V1輸出高電平使開關管VA導通，A相繞組通電，而B、C兩相處于斷電狀態(tài)。A相繞組通電使定子產(chǎn)生的磁場與轉子的永磁磁場相互作用，產(chǎn)生的轉矩推動轉子逆時針轉動。當轉子轉到圖8(b)的位置時，遮光板遮住V1，并使V2透光。因此，V1輸出低電平使開關管VA截止，A相斷電。同時，V2輸出高電平使開關管VB導通，B相通電，C相狀態(tài)不變。這樣