简介

和双馈电机(doubly fed induction machine，DFIM)相比，无刷双馈电机(brushless doubly－fedmachine，BDFM)由于无刷而受到人们的认可。在一些特殊的应用领域，例如在风力发电及大功率变速驱动领域BDFM有着明显的技术优势，逐渐显现出取代DFIM的可能性。

按转子结构的不同BDFM可以分为无刷双馈磁阻电机和无刷双馈感应电机(brushless doubly－fed induction machine，BDFIM)。BDFIM的控制方法取得了令人瞩目的进步。提出了BDFIM的矢量控制策略，发电及电动状态的实验结果证明了控制策略的可行性，并获得了令人满意的稳态及动态性能。

利用解析表达式深入分析了BDFIM直接转矩控制策略的可行性，且电动状态的实验结果和理论分析十分吻合。上述两种方法均可用于对动态性能要求较高的场合。研究了控制绕组相位角控制策略，该方法可用于对动态性能要求不高的风机和泵类负载。

启动过程

启动方法和启动性能是任何种类电动机的重要性能之一，但是对于无刷双馈电动机启动性能的研究却比较少。虽然给出了电动状态的实验结果，但并未述及所使用的启动方法。

将启动过程分为异步启动和牵入同步两个阶段，即启动时将控制绕组短接，功率绕组直接接入电网，当电机转速接近同步速时，再将控制绕组接入逆变器使电机双馈运行，转速被牵入同步，深入研究了基于直接转矩控制策略的BDFIM的异步启动方法。利用等效电路分析了异步启动阶段的性能。为了减小牵入同步时两个定子绕组的冲击电流，提出一种磁链优先的控制方法，并在样机上进行实验。

启动方法

无刷双馈电机在双馈运行方式下的接线图如下图所示，功率绕组接工频电源，控制绕组由交－直－交逆变器供电。

BDFM运行示意图

异步启动时，功率绕组接线不变，控制绕组短接(通过逆变器3个导通的下桥臂实现)。转速达到同步速附近时，控制逆变器使电机进入双馈运行状态。在合适的控制方式下，转速达到给定值同步运行。

电磁原理

电励磁同步电动机没有启动转矩，需要采用某些方法使其加速到接近额定转速，牵入同步，作同步转速运行。永磁同步电动机也一样，是通过定子旋转磁场与转子鼠笼相互作用，产生异步转矩，从而实现启动。其启动原理与异步电动机基本相同；其工作原理与电励磁同步电动机基本相同，不同之处是永磁同步电动机由永磁体提供机电能量转换所需要的磁场，并且取消了电励磁同步电动机中的集电环、电刷以及励磁电源，结构简单紧凑，能量密度显著提高。

异步启动永磁防爆同步电动机的电磁计算也就是异步电动机和永磁同步电机结合起来计算。

同步电动机的启动方法

目前几乎都采用异步启动法。要实现同步电动机的异步启动，就需要在转子磁极表面装有类似异步电动机鼠笼转子的短路绕组，称之为启动绕组。它的结构型式和同步发电机的阻尼绕组一样。为了得到较大的启动转矩，起动绕组常用电阻较大的黄铜条做成。启动时交流电压施于定子绕组后，在空气隙中产生旋转磁场，同异步电动机的工作原理一样，这个旋转磁场将在转子启动绕组中感应电流，此电流和旋转磁场相互作用产生异步转矩，这样同步电动机就按照异步电动机的原理转动起来。

在转速上升到接近同步转速时，再给励磁绕组中通入直流励磁电流，使得转子产生磁极磁场，此时它和气隙磁场的转速已经十分接近，依靠这两个磁场间的相互吸引力产生转矩（称为同步转矩），将转子磁极拉入同步，这个过程称为拉入同步过程。

拉入同步是一个很复杂的过程，如果条件不合适，不一定能够成功。一般说，在加入直流励磁使得转子拉入同步的瞬间，同步电动机的转差愈小、惯量愈小，负载愈轻，拉入同步就愈容易。[2]