關(guān)鍵詞：減速停機(jī)、自由停車、反電動(dòng)勢(shì)、端電壓、電流超前角、Q軸、D軸電流、電樞磁鏈、弱磁、能耗制動(dòng)

同步電機(jī)和異步電機(jī)一樣，是一種常見的交流電機(jī)。同步電機(jī)因其功耗低、功率因數(shù)高、速度精度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。在不需要調(diào)速且功率較大的場(chǎng)合，如驅(qū)動(dòng)大型空壓機(jī)、預(yù)磨機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵等，多采用同步電機(jī)，需要調(diào)速的如曳引機(jī)、龍門吊等多采用同步電機(jī)，需要弱磁控制的如試驗(yàn)臺(tái)等也普遍采用。

目前，異步機(jī)和同步機(jī)的原理都只是以驅(qū)動(dòng)器停止的方式進(jìn)行分析。

1、 減速停機(jī)

異步電機(jī)和同步電機(jī)一樣，減速時(shí)處于發(fā)電狀態(tài)，恒速運(yùn)行時(shí)回到電動(dòng)狀態(tài)。原理如下：

假設(shè)目前電機(jī)從50HZ降到20HZ，那么在從50HZ降到20HZ的過程中，駕駛員會(huì)輸出制動(dòng)力矩。制動(dòng)電流如圖1-1中箭頭所示，電流流向驅(qū)動(dòng)器。由于驅(qū)動(dòng)器前端的整流二極管是不可逆的，電機(jī)的機(jī)械能通過逆變橋的續(xù)流二極管充到母線側(cè)電容上。充電電流由負(fù)載的制動(dòng)電流、加速轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩決定，加速轉(zhuǎn)矩取決于負(fù)載的慣性。負(fù)載的慣性越大，制動(dòng)電流就越大，所以需要采用制動(dòng)單元的制動(dòng)電阻，將負(fù)載的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，這也叫能耗制動(dòng)，以防止母線電壓泵起過電壓。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)器達(dá)到20HZ時(shí)，電機(jī)以穩(wěn)定的速度運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)器的輸出電流為電扭矩，如圖1-2所示。電流流向電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器處于電動(dòng)狀態(tài)。

同樣，對(duì)于潛在負(fù)載，驅(qū)動(dòng)器輸出制動(dòng)力矩，發(fā)電原理與減速停機(jī)相同，此處不再贅述。

2、 自由停車

對(duì)于免費(fèi)停車，異步機(jī)和同步機(jī)是有區(qū)別的。

異步電機(jī)：由于自由停車模式，驅(qū)動(dòng)器的輸出電機(jī)端電壓為零，不考慮剩磁。此時(shí)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子只是一個(gè)閉環(huán)的金屬導(dǎo)體，定子無法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁鏈。根據(jù)磁能發(fā)電原理，它不能產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。無論負(fù)載的慣性有多大，對(duì)于自由停車模式，異步電機(jī)都處于自由停車狀態(tài)，異步電機(jī)不需要能耗制動(dòng)。

同步電機(jī)：由于自由停車模式，驅(qū)動(dòng)器的輸出電機(jī)端電壓為零，不考慮剩磁。此時(shí)，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檗D(zhuǎn)子是永磁體，所以轉(zhuǎn)子具有恒定的磁鏈。此時(shí)同步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，反電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比。這里有兩種情況，如圖2-1所示，是同步電機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)上的輸出特性。當(dāng)電機(jī)處于13200轉(zhuǎn)的狀態(tài)，端電壓高于反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，電位差為負(fù)。如圖2-1所示，當(dāng)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)高于20000轉(zhuǎn)/分時(shí)的端電壓時(shí)，電位差為正，同步電機(jī)對(duì)母線電容充電。這時(shí)候就要考慮加能量制動(dòng)，消耗此時(shí)的機(jī)械能。

總之，在減速模式下不需要能耗制動(dòng)的情況下，我們可以根據(jù)同步電機(jī)的輸出特性表來判斷是否需要額外的制動(dòng)元件。當(dāng)高轉(zhuǎn)速反電動(dòng)勢(shì)超過端電壓時(shí)，需要相加，但當(dāng)高轉(zhuǎn)速反電動(dòng)勢(shì)低于端電壓時(shí)，不需要相加。

圖：2-1

圖：2-2

圖：2-3

注：如圖2-1同步電機(jī)的輸出特性表所示，從表中我們可以看出，Q軸和D軸的電感是相同的，說明是SPM電機(jī)，也叫隱極電機(jī)，如圖2-2所示。轉(zhuǎn)速在4775轉(zhuǎn)/分之前是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；圖2-3