在自控式同步电机中，由于逆变器的缘故，电机电枢电流波形不是正弦波。一般来讲，若直接用矢量分析会带来某些误差，但电机的基本特性还是由基波分量决定的，为了能更好地分析自控式同步电机的基本特性及各基本量之间的关系，这里仍用矢量图进行分析。在忽略谐波分量、换相重叠角影响下的自控式同步电机矢量图如图6-2所示。为保证逆变器的晶闸管换相成功，换相剩余角δ必须大于t_off（晶闸管关断时间）。在逆变控制中一般分为γ₀恒定控制和δ恒定控制两种控制方法。γ₀恒定控制是在逆变时根据转子的位置将γ₀控制在50°～60°范围内，以确保逆变换相成功。因为，这样一般不需要对γ₀进行调整，所以控制简单，易于实现，可靠性高。但为保证重载下换相成功γ₀一般较大，造成电机起动转矩低、转矩脉动大、功率因数低、电机效率低等缺点。特别是在轻载情况下，尤为严重，影响了电机调速性能。式（6-1）、式（6-3）分别为电机电磁转矩和内功率角的表达式，可以看出，γ₀对电机调速性能有很大的影响。

图6-2 自控式同步电动机矢量图

电机电磁转矩为

式中，K_T为转矩系数；Ψ为主磁链；I_d为直流电流。

考虑了换相重叠角_μ之后的空载换相超前角为

式中，θ为功率角；γ为换相超前角。

内功率角为(www.daowen.com)

与恒γ₀恒定控制相比，δ恒定控制在一定程度上克服了以上缺点。在保证逆变可靠换相的情况下，根据负载的不同，调节γ₀使其在δ恒定的情况下尽可能小，以提高电机效率，改善转矩性能。δ角一般恒定控制在15°～20°的范围内，在低速轻载时，由于μ和θ较小，所以γ₀可以被控制在40°以内，甚至更小。但是，要恒定δ角，就必须通过实时地测量_μ和θ的大小或根据负载电流的大小计算出_μ和θ，从而增加了系统的复杂性。另外，由于突加升速或测量计算误差均有可能造成换相失败，降低了系统的可靠性。根据电机的机械特性，有

当_μ随负载增大时，在保持磁通恒定，直流电动势E_D恒定的情况下，式（6-4）右边分母将随负载增大而减小，电机的机械特性出现上翘趋势，导致调速系统失稳。为了保证系统的稳定运行，需要通过增大励磁和减小直流电动势的方法进行补偿，进一步增加了控制系统的复杂性。

根据以上分析，针对大型风机、泵类负载这些可靠性要求高，但调速性能要求较低的情况，本系统采用γ₀恒定控制方案，简化系统设计和软硬件的复杂性，以提高可靠性。

在系统控制中，整流调速部分的控制与直流调速部分的控制相比，关键在于主电路整流电压的控制。主电路整流部分为Y、△双整流桥并联结构，其直流主电路的直流电压与整流触发延迟角的关系为式（6-5）所示。通过控制整流触发延迟角α的大小来决定直流主电路输出的整流电压U_D的大小。

式中，U_D为主电路直流电压；U_s为交流供电电源相电压有效值；α为整流触发延迟角。