首页 理论教育 永磁同步电动机(PMSM):AMT控制技术附加

永磁同步电动机(PMSM):AMT控制技术附加

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:正弦波分布的通常被称为永磁同步电动机,而梯形波分布的被称为直流无刷电动机。永磁同步电动机矢量控制系统能够实现高精度/高动态性能,具有大范围的调速或定位控制,从而得到普遍使用。根据永磁体在转子上位置的不同,永磁同步电动机可分为表面式和内置式。图7-5 PMSM外特性图示例从电动机的外特性曲线可以看出,在低于额定转速的低速区,永磁同步电动机的输出转矩基本是恒定的,起动转矩为电动机的额定输出转矩。

永磁同步电动机(PMSM):AMT控制技术附加

PMSM与无刷直流电动机(BLDC)非常相似,它们都具有安装了永久磁铁的转子和绕线定子。

永磁同步电动机转子上的磁钢和BLDC磁钢的几何形状有所不同,加上控制策略的不同,转子磁场在空间的分布可分为正弦波和梯形波两种。正弦波分布的通常被称为永磁同步电动机,而梯形波分布的被称为直流无刷电动机。正弦波PMSM的定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组,或转子采用特殊形状的永磁体,以确保磁通密度沿空间呈正弦分布。这样,当电动机恒速运行时,定子三相绕组所感应的电势则为正弦波。PMSM的正弦控制效率很高,和BLDC比较,其低速运转顺畅,可最大程度地减少振动并降低噪声。PMSM结构简单,体积小,重量轻,损耗小,效率高。PMSM和直流有刷电动机相比,没有换向器电刷等缺点;和异步电动机相比,由于不需要无功励磁电流,因而效率高,功率因数高,转矩惯量比大,定子电流和定子电阻损耗较小,控制性能好。但它与异步电动机相比,也有成本高、起动相对困难等一些缺点;和非永磁同步电动机相比,它不需要励磁装置,简化了结构,提高了效率。PMSM既可以作为电动机用,也可以作为发电机用。永磁同步电动机矢量控制系统能够实现高精度/高动态性能,具有大范围的调速或定位控制,从而得到普遍使用。

根据永磁体在转子上位置的不同,永磁同步电动机可分为表面式和内置式。在表面式永磁同步电动机中,永磁体通常呈瓦片形,并位于转子铁心的外表面;而内置式永磁同步电动机的永磁体位于转子内部,永磁体外表面与定子铁心内圆之间有铁磁物质制成的极靴,可以保护永磁体。

由于同步电动机中的定子磁场和转子同步,不存在速差,所以转子不存在感应电流,也就没有转子电阻损耗,因此效率比较高,功率因数也比较高。

BLDC的转矩脉动比较大,铁心损耗也较大,所以在低速直接驱动场合的应用中,PMSM的性能比BLDC及其他交流伺服电动机优越得多。

图7-5为一个用于公交车的低速PMSM的外特性曲线。

978-7-111-54221-6-Chapter07-4.jpg(www.xing528.com)

图7-5 PMSM外特性图示例

从电动机的外特性曲线可以看出,在低于额定转速的低速区,永磁同步电动机的输出转矩基本是恒定的,起动转矩为电动机的额定输出转矩。也就是说,起动转矩倍数只为1,相对于交流异步电动机来说就显得很小。在超过额定转速的高速区为恒功率区,输出转矩随着转速的上升而下降。但从整体来讲,同步电动机的效率比异步电动机的效率高。对于整个电动机工作区间的效率情况,通常用等效率曲线来表示,如图7-6所示。

从图7-6可以看出,在低速和小转矩情况下的电机效率都较低,约80%,而最高效率区可达95%。该电动机的效率差为15%左右。

978-7-111-54221-6-Chapter07-5.jpg

图7-6 电动机效率图谱

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈