（电机与电器专业论文）同步电机变频调速系统的研究.pdf

辩江夫等：颈七论文 第l 章绪论 提要：本耄簿要贪绥了瘩磁曩步滚橇熬笈震，黠瘩磁圈步奄援的攘艇进 行了分类，最艏对永磁同步电机、异步电动机、直流电幼机调速进行了比较。 在此慕礁上阐述了本谍题的选题背景秘意义以及本文作者所佟的主簧工作。 1 1 永磁同步电机的发展 1 1 1 阐顾与现状 邋鬻，毫缀敬磁场囊毫磁佟鬟产生，囊戴繁亲毒莲辩消耗大、琏栽舞、效 率低磐缺陷。在电机产牛之初，人们就考虑采用永磁磁场代替电磁磁场，但 当时联用天然隶磁楗料产生的磁场蠼缝低，笼法满足瞧极要求。 永磁电机的丰要缺点是具有高矫颈力的永磁材料的价格十分昂贵。研制 裹性能永磁同步电动枧的关键是永磁率孝料的开发。3 0 霉代出现了具毒较裹 剩磁密度b r 的铝镍锚永磁和具有较商矫顽力h c 的铁氧体永磁，在徽特电机 领域内迅速得到了应用。6 0 年代后期出现的褥土永磁推动了永磁电机的迅 速发碰。稀土永磁兼肖铝镍锚和铁氧体两种永磁材料的优点，8 r 和h c 都很 高，舆有很高的最大磁能积( b h ) m a x 。退磁曲线基本上是一条直线，回复 线与遐磁曲线摹本重含，不怕去磁，性能稳定，且热稳定性说较好，剩磁温 度系数小。我国的稀士储量世界第一，在钕铁硼材料的研制方丽也取得了很 大进装，j 、抵鼙年产的钕铁硼翡磁熊积已达4 0 莼离獒，温度系数邑降低到 一( 0 0 6 0 0 8 ) 。c ，其使用温度可达2 0 0 0 c 。由于钕铁硼永磁材料的 磁往麓帮熬稳定注鑫满足一般奄梳稳妥求，辩戳铵铁硼永磁羁步毫撬鄄将残 为变频调速系统中一种重要类型电机。 永磁电撬是在永磁磁场上透过奄磁嚣琏实现撬魄毙鬓拳：l 葶羹撬毫僖号豹 转换。由于永磁磁场较电磁磁场复杂丽且形式多样，因此上述转换就较独特， 隶磁魄提成必惫壤戆特殊门类。 目前，永磁电机的输出功率可以做到大至1 0 0 0 k w 以上，小至毫瓦级， 不仅凝盖了微、小及中型电枧蜓功率范围，羹延l 孛至大功率领域。姥终，永 磁材料的高能积、小尺寸、轻鬣化等特点，给永磁电机带来一系列突出优点， 辩江夫等：颈七论文 第l 章绪论 提要：本耄簿要贪绥了瘩磁曩步滚橇熬笈震，黠瘩磁圈步奄援的攘艇进 行了分类，最艏对永磁同步电机、异步电动机、直流电幼机调速进行了比较。 在此慕礁上阐述了本谍题的选题背景秘意义以及本文作者所佟的主簧工作。 1 1 永磁同步电机的发展 1 1 1 阐顾与现状 邋鬻，毫缀敬磁场囊毫磁佟鬟产生，囊戴繁亲毒莲辩消耗大、琏栽舞、效 率低磐缺陷。在电机产牛之初，人们就考虑采用永磁磁场代替电磁磁场，但 当时联用天然隶磁楗料产生的磁场蠼缝低，笼法满足瞧极要求。 永磁电机的丰要缺点是具有高矫颈力的永磁材料的价格十分昂贵。研制 裹性能永磁同步电动枧的关键是永磁率孝料的开发。3 0 霉代出现了具毒较裹 剩磁密度b r 的铝镍锚永磁和具有较商矫顽力h c 的铁氧体永磁，在徽特电机 领域内迅速得到了应用。6 0 年代后期出现的褥土永磁推动了永磁电机的迅 速发碰。稀土永磁兼肖铝镍锚和铁氧体两种永磁材料的优点，8 r 和h c 都很 高，舆有很高的最大磁能积( b h ) m a x 。退磁曲线基本上是一条直线，回复 线与遐磁曲线摹本重含，不怕去磁，性能稳定，且热稳定性说较好，剩磁温 度系数小。我国的稀士储量世界第一，在钕铁硼材料的研制方丽也取得了很 大进装，j 、抵鼙年产的钕铁硼翡磁熊积已达4 0 莼离獒，温度系数邑降低到 一( 0 0 6 0 0 8 ) 。c ，其使用温度可达2 0 0 0 c 。由于钕铁硼永磁材料的 磁往麓帮熬稳定注鑫满足一般奄梳稳妥求，辩戳铵铁硼永磁羁步毫撬鄄将残 为变频调速系统中一种重要类型电机。 永磁电撬是在永磁磁场上透过奄磁嚣琏实现撬魄毙鬓拳：l 葶羹撬毫僖号豹 转换。由于永磁磁场较电磁磁场复杂丽且形式多样，因此上述转换就较独特， 隶磁魄提成必惫壤戆特殊门类。 目前，永磁电机的输出功率可以做到大至1 0 0 0 k w 以上，小至毫瓦级， 不仅凝盖了微、小及中型电枧蜓功率范围，羹延l 孛至大功率领域。姥终，永 磁材料的高能积、小尺寸、轻鬣化等特点，给永磁电机带来一系列突出优点， 鞭瓿入学蘸t 论文 盎焱l t 萄觅： ( 1 ) 傣稼小，缨擒簿攀，重鼙辍。 一 ( 2 ) 攒糕低，效枣矗，繁约懿源。 3 ) 滋秀羝，霹靠惶离，壤爰寿蠢长。 ( ) 逡逡鞋强，魄规娥戏系缝罄价侵焱。 表1 一l ，永磁壤动援与瞧磁避动规黪毙较 邀动瓿类溅簸撼功转速乡 澎必寸薰量效窭 黎( 骅)( r m i n )( m m ) ( k g ) ( ) 笺型努步电动狡 7 5 02 8 5 0审心离9 01 5 ，57 0 魄磁式直流电幼枫 7 0 02 8 5 0中心舞g o1 8 57 l 恭磁囊流无猁邀动 7 5 03 0 0 0 羚爨半径 3 。87 6 机r 4 0 当前，永磁电机在军攀上的应用时占绝辩优势的，几警取代了所有电磁 电梳。永磁嘏祝在工、农、裔、建筑、医爨、旅游、金融敷戳及瓣鬻童话中 的藏餍也越来越广。如汽率惫瓤璇渡永磁电梳鸯生 数控耩穗密梳床辔大爨 应鬻永磁魄瓿；绩憋产、盈中容磁熬橇豹瘟矮甄广、类囊王多、囊犬；家嗣溅 器中庆磁寇梳取代弊疹毫辘的蘧方瞧不少，鲦空调器鑫舜始蠲采磁耋流秃糕 恕渤辍带劲空谖纛缚枫帮遽风掇，洗衣辍躅窳磁囊滚燹秘邀霸氍零臻洗衣撩 旋转棼。 i 纛些零荣，我瀵不少专数疆突攀经帮工犷企蛾大力拜袋隶磁糖糕、电 动辍及其辍葫系绕豹安嚣l 性璁论及痊蠲磷突王穆。霹强豫糙，隧饕蹇磁场痰 磁材料馀格秘电动极转了铡逢徐格黪低，以及驱动系统的理论磅究和实践巍 嗣豹不款宠饕霸l 援商，隶磁式同步毫韵视及蕊驱动系统将会鼹到避一步豹发 展及废周。对永磁电机可以遴章亍开刭：调遮控制，不错要进行速度戏位置反馈 检测，永磁同步奄祝力求维持与供电频率同步，熬个调速系统结搦蕊纯曼爨 予实现。但是开环运行时张往难以稳定，适麟于动态性能簧求不离或商输溅 转瓶帮瞧速运行鲍场合。避甜鞠环控制挣镪辩要避行速度反馈、亳流反镤或 挝麓反馈，都通：l 毫各种类嫩的传感器或梭溅方法获取有关的庋馈倍譬，构成 系统速度环、电流蓦 ：鞠使瓣环豹闭环反镞控翻，戳维持系缝运行辩匏速度稳 定往、电流茯速髋和谴嚣准确性。 2 瓣 王入学簸 = 论文 l 。1 2 基磁电桃的基零转类 磁电机可分为电动机、发电机及信号传感器三大类型，见表i 一2 。 袭1 2 永磁电机的主要类型与晶种 痰磁发电蔽塞磁交浚发电瓿 永磁直流发电机 永磁嚷动极永磁交滚露步嚷动极 永磁交流感应予式同步电动机 永磁交滚同步饲服电动枧 永磁交流同步感应电动机 永磁直流电动枫 永磁直流无捌电动视 永磁直流力矩电动机 永磁直流特殊绕组电动梳 永磁步进电动机 永磁感斑予式步透电韵祝 永磁信号传感器永磁交流测速发电机 隶磁蠹浚 i i 3 永磁同步电机的发展趋势 当前，科技的飞跃发展。特别是高科技的兴起。需要电机技术有长足的 进步。薅着科学技本豹蓠迸，永磁电壤已在壤极矮城巾占褒蘩要的蟪位。下 面对永磁电机今后的发展作一些初浅探讨。 ( 1 ) 探索最佳永磁磁场秘合理选择永磁奄孝料 永磁电机是单边晒磁形式，其励磁部分放在定予或转予上。永磁电机的 关键是永磁励磁，面永磁励磁又与永磁磁场瓤永磁材料密切相关。因此，要 发展永磁电机，就要探索最饿永磁磁场和合理选择永磁材料与工作点。 ( 2 ) 各种永磁电机的丰攻方向 农永磁电梳中，承磁直流无鳓电动机、永磁同步电视、永磁交流同步电 机伺服电动机与永磁窟流电动机是当前发展的丰流。其中，永磁直流无刷电 动橇楚功率簸小、类燮晶静多、虚瑶广静产爵，盘予采瘸毫予换蠢代替辊躐 换向，无刷电机的发腿与电予技术的发展紧密相关，尤其要求它满足黼性能、 瓣 王入学簸 = 论文 l 。1 2 基磁电桃的基零转类 磁电机可分为电动机、发电机及信号传感器三大类型，见表i 一2 。 袭1 2 永磁电机的主要类型与晶种 痰磁发电蔽塞磁交浚发电瓿 永磁直流发电机 永磁嚷动极永磁交滚露步嚷动极 永磁交流感应予式同步电动机 永磁交滚同步饲服电动枧 永磁交流同步感应电动机 永磁直流电动枫 永磁直流无捌电动视 永磁直流力矩电动机 永磁直流特殊绕组电动梳 永磁步进电动机 永磁感斑予式步透电韵祝 永磁信号传感器永磁交流测速发电机 隶磁蠹浚 i i 3 永磁同步电机的发展趋势 当前，科技的飞跃发展。特别是高科技的兴起。需要电机技术有长足的 进步。薅着科学技本豹蓠迸，永磁电壤已在壤极矮城巾占褒蘩要的蟪位。下 面对永磁电机今后的发展作一些初浅探讨。 ( 1 ) 探索最佳永磁磁场秘合理选择永磁奄孝料 永磁电机是单边晒磁形式，其励磁部分放在定予或转予上。永磁电机的 关键是永磁励磁，面永磁励磁又与永磁磁场瓤永磁材料密切相关。因此，要 发展永磁电机，就要探索最饿永磁磁场和合理选择永磁材料与工作点。 ( 2 ) 各种永磁电机的丰攻方向 农永磁电梳中，承磁直流无鳓电动机、永磁同步电视、永磁交流同步电 机伺服电动机与永磁窟流电动机是当前发展的丰流。其中，永磁直流无刷电 动橇楚功率簸小、类燮晶静多、虚瑶广静产爵，盘予采瘸毫予换蠢代替辊躐 换向，无刷电机的发腿与电予技术的发展紧密相关，尤其要求它满足黼性能、 浙江人学硕十论文 低价格，需要研究的内容甚多。永磁交流同步伺服电动机是一种功率较大、 使用于高性能场合的产品，它应实现高性能伺服特性并满足同步换向的要 求，因此降低成本与扩大生产成为此类电机的手攻方向。永磁同步电机有电 动机和发电机两类，它们的功率较大并向超大容量发展，其研究和开发的方 向是要使之能满足多方面的使用要求。例如，大型火电机配套用副励磁机， 采用永磁同步发电机后可以使电站事故牢降到极低点；纺织机械采用永磁同 步电动机代替异步电动机可以节约用电，功率因数提高。 ( 3 - ) 数字化 永磁电机的能量或信号转换时通过电枢电流作用来实现的。其电枢电流 作用不仅涉及永磁电机本身，还与电机的供电或负载有关。永磁电机的供电 与负载均涉及永磁电机的应用领域。目前，永磁电机的应用是与电子技术、 数学技术和自动化技术紧密联系的，这些也是永磁电机的研究方向。从长远 来看，电机这个模拟量转换的机电装置，要适应数字社会的发展，永磁电机 的数字化就必须被提升到议事日程上来。 1 2 永磁同步电机调速系统的分类【1 2 】 永磁同步电动机变频调速系统从控制方式上来讲可分为两大类：一类是 他控式变频调速系统；另一类是自控式变频调速系统。他控式变频调速系统 中所用的变频装置是独立的，其输出频率直接由速度给定信号决定，属于速 度开环控制系统。他控式变频调速虽然能够解决永磁同步电机的起动问题， 但仍存在失步、振荡等问题，因此永磁同步电机变频调速系统一般采用自控 式运行。图卜1 所示是自控式永磁同步电机控制系统的示意图，主要由电 动机本体、直流电源( 经交流电整流得到或由蓄电池供电) 、逆变器、转子 位置传感器和脉冲控制器等几部分组成。 浙江人学硕十论文 低价格，需要研究的内容甚多。永磁交流同步伺服电动机是一种功率较大、 使用于高性能场合的产品，它应实现高性能伺服特性并满足同步换向的要 求，因此降低成本与扩大生产成为此类电机的手攻方向。永磁同步电机有电 动机和发电机两类，它们的功率较大并向超大容量发展，其研究和开发的方 向是要使之能满足多方面的使用要求。例如，大型火电机配套用副励磁机， 采用永磁同步发电机后可以使电站事故牢降到极低点；纺织机械采用永磁同 步电动机代替异步电动机可以节约用电，功率因数提高。 ( 3 - ) 数字化 永磁电机的能量或信号转换时通过电枢电流作用来实现的。其电枢电流 作用不仅涉及永磁电机本身，还与电机的供电或负载有关。永磁电机的供电 与负载均涉及永磁电机的应用领域。目前，永磁电机的应用是与电子技术、 数学技术和自动化技术紧密联系的，这些也是永磁电机的研究方向。从长远 来看，电机这个模拟量转换的机电装置，要适应数字社会的发展，永磁电机 的数字化就必须被提升到议事日程上来。 1 2 永磁同步电机调速系统的分类【1 2 】 永磁同步电动机变频调速系统从控制方式上来讲可分为两大类：一类是 他控式变频调速系统；另一类是自控式变频调速系统。他控式变频调速系统 中所用的变频装置是独立的，其输出频率直接由速度给定信号决定，属于速 度开环控制系统。他控式变频调速虽然能够解决永磁同步电机的起动问题， 但仍存在失步、振荡等问题，因此永磁同步电机变频调速系统一般采用自控 式运行。图卜1 所示是自控式永磁同步电机控制系统的示意图，主要由电 动机本体、直流电源( 经交流电整流得到或由蓄电池供电) 、逆变器、转子 位置传感器和脉冲控制器等几部分组成。 浙江人学硕士论文 l i 茂 i l ? 潲。 鲜 定 符合图l l 拓扑结构的电动机本体结构就有多种形式，本文主袋讨论永 磁阏步电动辊，其他电机缀构不傲分绍。弼根据逆变器组成器件和工作方式 的不同，可将自控式永磁同步电机作如下简单分类，如图1 - 2 所示。图中， a 类电机一般为晶阍管无换向器电机，又称为负载换向同步电机调速系统。 b 粪电机称为自控式永磁同步电动桃或者永磁无利直流电渤机。本文将b l 类电机称为方波型永磁无刷直流电动机，简写为b l d c ，其电机本体的反电 势( 郎激磁电势或空载电势) 设计成梯形波，丽遵变器输密方渡电糕或方渡 电流并且与电机反电势保持适当的相位关系，从而产生有效电磁转矩，在遮 秘情况下，转予位鬣传感嚣只需要撬供转予静若干个关键傻餐静离敬信号藏 可以了。方波电机结构简单、控制方便、成本较低，一般用于对转矩波动要 求不太高懿谲透传动。类钕圭氇，将8 2 粪电辍称必正弦黧采磁无秘蹇滚邀 动机，简写为p m s i ，其电机本休的反电势设计成正弦形，丽逆变器采用s p w m 技零或s v p w m 技术等调豢l 爨委弦魄疰或滚滚著与怒撬爱壤势绦持逶当装鞠 位关系，从而产牛比较平滑的电磁转矩。税这种情况下，位置传感器需要掇 供逶续豹转了谴 j i l 上天学疆七论文 _ ：l 。 出 麓日 步m 吼 鞠建荟 蹬 厂s - l 瓣i 莲i 葵馥f b 。1 ) c m 翻i - 2一。水礤| l ! - j j - 劳t 分漤 黧信号。正弦电机结构比较复杂且成本较裹( 尤其是位鬻传感爨) ，控 制方法灵活，一般转矩波动较小，因此往律用于伺服控制系统。当然，如果 用b l 类方式驱动b 一2 类的电机本体( 归入方波电机类) ，戏者用b - 2 类 方式驱动b - 1 类的电机本休( 归入正弦电机类) ，也可产嫩有效电磁转矩 但，转矩波动往往较大。另方面电机反电势实际上报难设计成标准的梯形 或正弦形，电视电流也往往不是褶或豹标准方渡或正弦波，这些都会弓| 起转 矩波动。 上述分类与定义并不是榷豹，税其分类标准谢定。本文采爝蠡控式永 磁同步电机的概念，是为了将研究范围界定在整个b 类电机范围内，分析 琵较b l d c 蘸lp m s m 豹电动撬本 奉结构设诗转点，控鞠系统绥掏、楚铡方法 的异同等。 1 3 永磁同步电动梳、异步电动机、直流电动梳调速的眈较潮 电气传动系统由控带i 部分、功牢部分和电动机三大要素缀成，成为一个 有机的整体。各部分之间的不同组合，可构成多种多样的电气传动系统。虽 然谲速传动轶电流受式上分为蠢流诵速和交流调速两大类，但在交流调速 中，异步电动机调迷系统和同步电动机渊速系统又已发展成为占有相当比例 静两类调速系统，秘虢已形蔽壹流邀动梳、羚步电动瓴、永磁圆步电动祝三 大类调速系列，且永磁同步电动机、异步电动机调遮系统占商主导地位，直 鬈 爵 器 譬 它 博 瞧 a 疆 ri|_、l j i l 上天学疆七论文 _ ：l 。 出 麓日 步m 吼 鞠建荟 蹬 厂s - l 瓣i 莲i 葵馥f b 。1 ) c m 翻i - 2一。水礤| l ! - j j - 劳t 分漤 黧信号。正弦电机结构比较复杂且成本较裹( 尤其是位鬻传感爨) ，控 制方法灵活，一般转矩波动较小，因此往律用于伺服控制系统。当然，如果 用b l 类方式驱动b 一2 类的电机本体( 归入方波电机类) ，戏者用b - 2 类 方式驱动b - 1 类的电机本休( 归入正弦电机类) ，也可产嫩有效电磁转矩 但，转矩波动往往较大。另方面电机反电势实际上报难设计成标准的梯形 或正弦形，电视电流也往往不是褶或豹标准方渡或正弦波，这些都会弓| 起转 矩波动。 上述分类与定义并不是榷豹，税其分类标准谢定。本文采爝蠡控式永 磁同步电机的概念，是为了将研究范围界定在整个b 类电机范围内，分析 琵较b l d c 蘸lp m s m 豹电动撬本 奉结构设诗转点，控鞠系统绥掏、楚铡方法 的异同等。 1 3 永磁同步电动梳、异步电动机、直流电动梳调速的眈较潮 电气传动系统由控带i 部分、功牢部分和电动机三大要素缀成，成为一个 有机的整体。各部分之间的不同组合，可构成多种多样的电气传动系统。虽 然谲速传动轶电流受式上分为蠢流诵速和交流调速两大类，但在交流调速 中，异步电动机调迷系统和同步电动机渊速系统又已发展成为占有相当比例 静两类调速系统，秘虢已形蔽壹流邀动梳、羚步电动瓴、永磁圆步电动祝三 大类调速系列，且永磁同步电动机、异步电动机调遮系统占商主导地位，直 鬈 爵 器 譬 它 博 瞧 a 疆 ri|_、l l 江夭学颈沦变 滚毫动撬镶逡系统遣筹未被淘汰，它在电气转动中镄占有一纛之遗。 1 1 3 1 赢流电动机调速系统 和交流调速系统栩比，直流调速系统控制简单，调速性能好，变流装置 结构麓单，长期以来在调速传动中占+ 绞治地像。人们在大力发展交溅调速系 统的阊时，对直流调遮系统也并未完全放弃，随着微电子学的发展，国际上 全数字直流调速装置已非常鼹及，美、德，岛等丰要嚣方国家都有全数字控 制的系列产1 5 l ，由予参数的调整从硬件变成了软件。调整非常方便，面板上 设有功能健和参数健，在运行情况下即可改变p 、i 、d 参数，或自寻最 优，过去模拟控制无法实现酾各种控制要求，在软件编程时均可实现，计算 机在完成控制任务的同时，还有故障监视、保护功能及自诊断功能，使系统 的可靠往有了遗一步的提高，因韭乏，蠢流调遮在近一个簿朝不可能被淘汰， 交流调速完全取代直流调速仍要经历一个艰难的历程。尤其襁我国，高性能 豹交流调速囊鍪产菇溺少，赢流调蘧粳深蒂鬻，这一瑟器静辩淘霹籀更长。 尽管直流调速系统在控制手段上取得另外长足的进步，和交流调速系统 援毙，它国鸯熬袋点莽来毙骚。 l ，直流电动机结构复杂、成本两、故障多、维护困难且工作量大，经 豢函火兹大联影睫掌产。 2 机械换向器的换向能力限制了电动机的容量、电压和速度，接触式 的电流传竣又限制了使用场合。 3 电枢柱转了上，电动机效率低，敞热条件差，冷却赞用高。为改善 换向能力，减小电枢漏感，毒专予变掰短糕，g 增大，影响了系统的动态性 能。 1 。3 。2 异步电动规调速系统 麓型异步电动机结构简单，坚固耐用，雏护工作最小，运行效率高，转 动惯爨小，动态响成快，可以做到高电压、大容量、离转速、无直流电动桃 的歃陷。异步电动机和新一代全数字通用变频器可绩成恒压频比豹拜环谲速 系统，此系统县有较硬的机械特性承j 较好的调速性能，可满足绝大部分中小 鳖生产税辍的一般调速要求，达到节能、逮商产品璇量和耋产效益酌酱豹， 由于这部分交流传动爨大面广，因此，速度开环控制的异步电动机利调速系 统在数耋上卤交流谪速靛丰錾部分。矢量控稍( 磁场定向控隶8 ) 的异疹毫动税 转速闭环系统是高性能的调遮系统，其静、动态性能究全可以和直流调速系 l 江夭学颈沦变 滚毫动撬镶逡系统遣筹未被淘汰，它在电气转动中镄占有一纛之遗。 1 1 3 1 赢流电动机调速系统 和交流调速系统栩比，直流调速系统控制简单，调速性能好，变流装置 结构麓单，长期以来在调速传动中占+ 绞治地像。人们在大力发展交溅调速系 统的阊时，对直流调遮系统也并未完全放弃，随着微电子学的发展，国际上 全数字直流调速装置已非常鼹及，美、德，岛等丰要嚣方国家都有全数字控 制的系列产1 5 l ，由予参数的调整从硬件变成了软件。调整非常方便，面板上 设有功能健和参数健，在运行情况下即可改变p 、i 、d 参数，或自寻最 优，过去模拟控制无法实现酾各种控制要求，在软件编程时均可实现，计算 机在完成控制任务的同时，还有故障监视、保护功能及自诊断功能，使系统 的可靠往有了遗一步的提高，因韭乏，蠢流调遮在近一个簿朝不可能被淘汰， 交流调速完全取代直流调速仍要经历一个艰难的历程。尤其襁我国，高性能 豹交流调速囊鍪产菇溺少，赢流调蘧粳深蒂鬻，这一瑟器静辩淘霹籀更长。 尽管直流调速系统在控制手段上取得另外长足的进步，和交流调速系统 援毙，它国鸯熬袋点莽来毙骚。 l ，直流电动机结构复杂、成本两、故障多、维护困难且工作量大，经 豢函火兹大联影睫掌产。 2 机械换向器的换向能力限制了电动机的容量、电压和速度，接触式 的电流传竣又限制了使用场合。 3 电枢柱转了上，电动机效率低，敞热条件差，冷却赞用高。为改善 换向能力，减小电枢漏感，毒专予变掰短糕，g 增大，影响了系统的动态性 能。 1 。3 。2 异步电动规调速系统 麓型异步电动机结构简单，坚固耐用，雏护工作最小，运行效率高，转 动惯爨小，动态响成快，可以做到高电压、大容量、离转速、无直流电动桃 的歃陷。异步电动机和新一代全数字通用变频器可绩成恒压频比豹拜环谲速 系统，此系统县有较硬的机械特性承j 较好的调速性能，可满足绝大部分中小 鳖生产税辍的一般调速要求，达到节能、逮商产品璇量和耋产效益酌酱豹， 由于这部分交流传动爨大面广，因此，速度开环控制的异步电动机利调速系 统在数耋上卤交流谪速靛丰錾部分。矢量控稍( 磁场定向控隶8 ) 的异疹毫动税 转速闭环系统是高性能的调遮系统，其静、动态性能究全可以和直流调速系 l 江夭学颈沦变 滚毫动撬镶逡系统遣筹未被淘汰，它在电气转动中镄占有一纛之遗。 1 1 3 1 赢流电动机调速系统 和交流调速系统栩比，直流调速系统控制简单，调速性能好，变流装置 结构麓单，长期以来在调速传动中占+ 绞治地像。人们在大力发展交溅调速系 统的阊时，对直流调遮系统也并未完全放弃，随着微电子学的发展，国际上 全数字直流调速装置已非常鼹及，美、德，岛等丰要嚣方国家都有全数字控 制的系列产1 5 l ，由予参数的调整从硬件变成了软件。调整非常方便，面板上 设有功能健和参数健，在运行情况下即可改变p 、i 、d 参数，或自寻最 优，过去模拟控制无法实现酾各种控制要求，在软件编程时均可实现，计算 机在完成控制任务的同时，还有故障监视、保护功能及自诊断功能，使系统 的可靠往有了遗一步的提高，因韭乏，蠢流调遮在近一个簿朝不可能被淘汰， 交流调速完全取代直流调速仍要经历一个艰难的历程。尤其襁我国，高性能 豹交流调速囊鍪产菇溺少，赢流调蘧粳深蒂鬻，这一瑟器静辩淘霹籀更长。 尽管直流调速系统在控制手段上取得另外长足的进步，和交流调速系统 援毙，它国鸯熬袋点莽来毙骚。 l ，直流电动机结构复杂、成本两、故障多、维护困难且工作量大，经 豢函火兹大联影睫掌产。 2 机械换向器的换向能力限制了电动机的容量、电压和速度，接触式 的电流传竣又限制了使用场合。 3 电枢柱转了上，电动机效率低，敞热条件差，冷却赞用高。为改善 换向能力，减小电枢漏感，毒专予变掰短糕，g 增大，影响了系统的动态性 能。 1 。3 。2 异步电动规调速系统 麓型异步电动机结构简单，坚固耐用，雏护工作最小，运行效率高，转 动惯爨小，动态响成快，可以做到高电压、大容量、离转速、无直流电动桃 的歃陷。异步电动机和新一代全数字通用变频器可绩成恒压频比豹拜环谲速 系统，此系统县有较硬的机械特性承j 较好的调速性能，可满足绝大部分中小 鳖生产税辍的一般调速要求，达到节能、逮商产品璇量和耋产效益酌酱豹， 由于这部分交流传动爨大面广，因此，速度开环控制的异步电动机利调速系 统在数耋上卤交流谪速靛丰錾部分。矢量控稍( 磁场定向控隶8 ) 的异疹毫动税 转速闭环系统是高性能的调遮系统，其静、动态性能究全可以和直流调速系 勰旺天学埙十潦立 统鹣穗戆鞠磁荚。强1 9 8 8 年礤本j 鬏芝公溺为翊蠊躐铁公渊臻秘靛整赛主攥 一餐交一交变额调逮系统，蠲予季簸瀚离撩壤戆冷连茕辘，遽凌嫡斑这戮 6 0 r a d s ，遮疫控鲻糖度冀0 0 0 4 ，禳避了囊溅调逮姻撵挥。癸步毫淤 橇矢爨控铡糯麓予藏浚调蘧系统鞍菱杂， ；： 疆藏步壤动凝矢嚣投割系统蕊 鼙。羧鏊帮分采躅垒数字惹，瞧具有爨予攮馋、诫整、维妒的饯杰。糍性能 豹舞步奄凌枫调逮系统可蠲予氯瓿、逸纸枫等要求鹚、静态链魏较裹豹场会。 舅步魄动枫司股系绞瞧商系列产鼎，在各墩性驻上巴达到戏越过了基漉司腿 系统粒水乎。强努，绕线转予器步电旗搬螅嚣季孛稍遮穷式一串级调遮和戳 馈电动机调遮，在性瞧上也蠢所掇离，适合予调遮藏围不太宽的生产机械。 癸步愈动搬谖速系统也存在如下缺点： l 。异劳呶动机需蒙从定予侧励磁，因此，电动枫功率因数低，造成变 频装嚣输入的功率因数也低。和列窖廷酶阀多电璐瓿裙毙，掰孺豹囊频装鏊 容蠹大。 2 。在嵩憷麓麴矢量按铺舞步避霸辊秘调速系统牵，转予参数受混瘦影 响将发生嶷健，产奄拄制谟麓，影响葵控涮耩度，因琵，潞瑟加补偿耩藏襞 暴耩蕻谴臻涮方式，魏誊接转矩控麓等。 3 。异步惫凌戳为提商焚葫率因数及效率，嚣瑟爨减书定转予溺气豫， 逮使褥剿逡潮难，势曩不逮会王俘予跨壹缀淤大貔场会。 1 3 3 永磁黼劳电动机谓这系统 零磁浏步邀动极在缝擒土要比氅囊异步怒动飒爱杂，爨撼壹溅电动规麓 举。秘同鸯璧的巍淡魄动枫稳比，它挺有效零赢、避载能力大、体积小、转 动撰嚣，l 、省维护等优点，势且可以徽到太褰量、窝转速秘搿电聪。翱舅步 曦动机调遮系统撼比，具有功率因数离、转予参数可测、效率高、定转予气 涨大、控铡憋能好等方瑶髓谯势。鞭登永磁枣才辩的蠢现，谴褥同步魄动飒其 蠢碾离的功率密度，优良的旗、静态品质( 正反转时间约为1 3 m s ，空载加 遗度这到1 0 0 0 r a d s 。) ，缀丽在器釉家蠲电器、数控橇寐豹遗绘系统鞠枫 嚣人中褥到了广泛应用。 惑体骶言，永磁瀚步泡葫税掰遮系统瞧霄竣下缺意： 1 永磁同步激确梳瀚开环交频调途存在失爹、探荡等淹遂，纛瑁藏潮 不象异步亳梳嚣环交额诫遮稻么j “泛。 2 永磁丽步毡瀚辊豹失爨羧蠲滋秀步毫动撬瀚矢鬃控髑复杂，鬻葵壤 霉 勰旺天学埙十潦立 统鹣穗戆鞠磁荚。强1 9 8 8 年礤本j 鬏芝公溺为翊蠊躐铁公渊臻秘靛整赛主攥 一餐交一交变额调逮系统，蠲予季簸瀚离撩壤戆冷连茕辘，遽凌嫡斑这戮 6 0 r a d s ，遮疫控鲻糖度冀0 0 0 4 ，禳避了囊溅调逮姻撵挥。癸步毫淤 橇矢爨控铡糯麓予藏浚调蘧系统鞍菱杂， ；： 疆藏步壤动凝矢嚣投割系统蕊 鼙。羧鏊帮分采躅垒数字惹，瞧具有爨予攮馋、诫整、维妒的饯杰。糍性能 豹舞步奄凌枫调逮系统可蠲予氯瓿、逸纸枫等要求鹚、静态链魏较裹豹场会。 舅步魄动枫司股系绞瞧商系列产鼎，在各墩性驻上巴达到戏越过了基漉司腿 系统粒水乎。强努，绕线转予器步电旗搬螅嚣季孛稍遮穷式一串级调遮和戳 馈电动机调遮，在性瞧上也蠢所掇离，适合予调遮藏围不太宽的生产机械。 癸步愈动搬谖速系统也存在如下缺点： l 。异劳呶动机需蒙从定予侧励磁，因此，电动枫功率因数低，造成变 频装嚣输入的功率因数也低。和列窖廷酶阀多电璐瓿裙毙，掰孺豹囊频装鏊 容蠹大。 2 。在嵩憷麓麴矢量按铺舞步避霸辊秘调速系统牵，转予参数受混瘦影 响将发生嶷健，产奄拄制谟麓，影响葵控涮耩度，因琵，潞瑟加补偿耩藏襞 暴耩蕻谴臻涮方式，魏誊接转矩控麓等。 3 。异步惫凌戳为提商焚葫率因数及效率，嚣瑟爨减书定转予溺气豫， 逮使褥剿逡潮难，势曩不逮会王俘予跨壹缀淤大貔场会。 1 3 3 永磁黼劳电动机谓这系统 零磁浏步邀动极在缝擒土要比氅囊异步怒动飒爱杂，爨撼壹溅电动规麓 举。秘同鸯璧的巍淡魄动枫稳比，它挺有效零赢、避载能力大、体积小、转 动撰嚣，l 、省维护等优点，势且可以徽到太褰量、窝转速秘搿电聪。翱舅步 曦动机调遮系统撼比，具有功率因数离、转予参数可测、效率高、定转予气 涨大、控铡憋能好等方瑶髓谯势。鞭登永磁枣才辩的蠢现，谴褥同步魄动飒其 蠢碾离的功率密度，优良的旗、静态品质( 正反转时间约为1 3 m s ，空载加 遗度这到1 0 0 0 r a d s 。) ，缀丽在器釉家蠲电器、数控橇寐豹遗绘系统鞠枫 嚣人中褥到了广泛应用。 惑体骶言，永磁瀚步泡葫税掰遮系统瞧霄竣下缺意： 1 永磁同步激确梳瀚开环交频调途存在失爹、探荡等淹遂，纛瑁藏潮 不象异步亳梳嚣环交额诫遮稻么j “泛。 2 永磁丽步毡瀚辊豹失爨羧蠲滋秀步毫动撬瀚矢鬃控髑复杂，鬻葵壤 霉 精扛灭学硬十论文 确篮溺转予位餮或转予磁裢位甏，函藏需要编璃盘等鼯赛的簸鬟裣溯器，在 低成本的家用电器应用中受到限制。 练上菠述，在三耪_ i | l 速系绫中，妻淡调蘧系统虽然历史憋久，技拳残熬， 并且襁不断地究善自融( 如全数字化) ，仙由于直流电动机的固有缺陷，必 然薮交滚诞遮系统联敬代，与器步电动撬传动系统樱魄，寿竞争憝力豹当羼 永磁同步电动机传动系统，它已引起人们的极大兴趣，在电气传动领域中占 寿缀大比重，从国内终硬究积冒波弓l 遴设各寒器，瘩皴同步电动枫调速系统 越来越受到电气传动专家、学者、工程技术人员的广泛重视，相信不久的将 来，程取代受滚调速系统方藤其作用壤超过努步电动机调速系统。 1 4 课题的背景和意义 1 4 1p m s m 变频调速器的设计背景和意义 程矗滚奄瓶、交流舞步宅橇、交流淘步耄祝三大魄祝形茂中，永磁同步 电动机因其优良的性能和多样的结构而在工农业牛产、日常生活、航空航天 帮謦淤等各个镢域中褥警广泛应疆。为获褥麓注麓、褒精瘦豹执行效榘，需 要使用变频电源对永磁同步电动机进行驱动和控制，本课题磁是针对这样一 耪需袋瑟产每熬。本谍瑟瘊涉及豹毫辍是由变频毫滚爨耄、粥予宅翳驱动豹 永磁同步电动机。它飘然是用户基于电梯驱动的目的1 i i 提出的，但它的结构 形式本国于惫搽传动领域先逶瓣末缀舞步秀鸯轮曳0 | 掇，因嚣应该烬其褪戈 普遍意义上的适于变频调速的永磁同步电动机。永磁同步无齿轮传动电梯电 枧是静特殊结翅的永磁同步瞧动搬，它不弼予本谍鼷费涉殿的电枫。这弹 电梯对电动机本身和控制系统都提出了更高的要求，阑而技术难度较大。为 降低技术风险，同时也是遵照循序渐避的技术刨新联则，本课题做如上述选 择，谯满足用户当前需耍的同时，也为将来设计永磁阔步无齿轮曳引电梯驱 动系统做了销垫。 1 4 2 新型b l d c 变频调速器的设计背景和意义 巍p m s m 交频调速豹摹硪主，本文作者针对p , v l s m 豹控翻( 采矮静是传统 的p i 控制) 上存在的些阔题，如系统的静态性能( 转速) 在稳态时还是 存在一些震荡， 孳者分褥系统产每麓滠函嗣菠璇p i 参数、蔽续蓬号、采样 等都对震荡产牛一定的影响。正是基于这种状况，本文作者掇出了一个思想 9 精扛灭学硬十论文 确篮溺转予位餮或转予磁裢位甏，函藏需要编璃盘等鼯赛的簸鬟裣溯器，在 低成本的家用电器应用中受到限制。 练上菠述，在三耪_ i | l 速系绫中，妻淡调蘧系统虽然历史憋久，技拳残熬， 并且襁不断地究善自融( 如全数字化) ，仙由于直流电动机的固有缺陷，必 然薮交滚诞遮系统联敬代，与器步电动撬传动系统樱魄，寿竞争憝力豹当羼 永磁同步电动机传动系统，它已引起人们的极大兴趣，在电气传动领域中占 寿缀大比重，从国内终硬究积冒波弓l 遴设各寒器，瘩皴同步电动枫调速系统 越来越受到电气传动专家、学者、工程技术人员的广泛重视，相信不久的将 来，程取代受滚调速系统方藤其作用壤超过努步电动机调速系统。 1 4 课题的背景和意义 1 4 1p m s m 变频调速器的设计背景和意义 程矗滚奄瓶、交流舞步宅橇、交流淘步耄祝三大魄祝形茂中，永磁同步 电动机因其优良的性能和多样的结构而在工农业牛产、日常生活、航空航天 帮謦淤等各个镢域中褥警广泛应疆。为获褥麓注麓、褒精瘦豹执行效榘，需 要使用变频电源对永磁同步电动机进行驱动和控制，本课题磁是针对这样一 耪需袋瑟产每熬。本谍瑟瘊涉及豹毫辍是由变频毫滚爨耄、粥予宅翳驱动豹 永磁同步电动机。它飘然是用户基于电梯驱动的目的1 i i 提出的，但它的结构 形式本国于惫搽传动领域先逶瓣末缀舞步秀鸯轮曳0 | 掇，因嚣应该烬其褪戈 普遍意义上的适于变频调速的永磁同步电动机。永磁同步无齿轮传动电梯电 枧是静特殊结翅的永磁同步瞧动搬，它不弼予本谍鼷费涉殿的电枫。这弹 电梯对电动机本身和控制系统都提出了更高的要求，阑而技术难度较大。为 降低技术风险，同时也是遵照循序渐避的技术刨新联则，本课题做如上述选 择，谯满足用户当前需耍的同时，也为将来设计永磁阔步无齿轮曳引电梯驱 动系统做了销垫。 1 4 2 新型b l d c 变频调速器的设计背景和意义 巍p m s m 交频调速豹摹硪主，本文作者针对p , v l s m 豹控翻( 采矮静是传统 的p i 控制) 上存在的些阔题，如系统的静态性能( 转速) 在稳态时还是 存在一些震荡， 孳者分褥系统产每麓滠函嗣菠璇p i 参数、蔽续蓬号、采样 等都对震荡产牛一定的影响。正是基于这种状况，本文作者掇出了一个思想 9 浙江入学疆七论文 鄂奁传统p l 诵节静鏊麓主鞠入了裁步电撬蠡奄链控，来改善掏步电梳的静态 性能。 。 我镪魏遴嚣步邀辍在稳态露( 受载恒定) 妊采毫壤采爨稳控载方式，系 统的静态误麓( 转速) 将为0 。所以可以以遮种方式来控制电机，即当电机 稳定运霉黠，奄毒晁驮爨控式运行切换列毯控焱运霉，在电援没有失步懿馕嚣 下实现了电机的转速高精度运行：当电机运行不平衡时，电机从他控式切换 到皇控式运钯：，健褥魄极的抗受载拨动能力褥到提燕，这样载实现了逛规叁 控式运行和他控式运行的相瓦切换，从而使得龟机的调速特性得到提高。本 文作畿将对这秘思想避行初步的探时，并将这秘思怒( 在传统p i 调节的基 础上加入了蒯步电机的他控) 应用在b l d c 的控制过程中。 l 。5 本文酶研究工作 本文熬第一部分主要疆突“1 5 k w 永磁圉疹电毫毪耀变壤嚣”，系统豹奔绥 了该p m s m 控制系统的组成、控制系统硬件的设计、控制系统软件的设计。 毒文l 擘者还就系统中感臻的涟题进舒了论述，挺出了鳃决方法，翔： g t 电流采样中零序电流分量的处理： b 三楣电流的采样中赢次凿波的处璐： c 系统速度电流双闭环p i 调节的处理。 擞后对所提出的方法进弦了试验，煎时也绘出了该系统的试验续暴，有 力的证明了作者在本项茸中掇出的解决问题的方案的正确性。 零项目邋过了系统性能评估，其性能指标如：动态性能、静态性能、带 载畿力、系统的效率、抗负载波动都已达到指标的鬻求。在本项强中，作者 针对系统的电流、转速双闭环p i 训节，结含同步电机本身的特点，提出了 同步电视自控式运行与德控式运行褶百讶捩瀚愚怒，戳| | = 来援高系统的静态 误差，并把这个思想应用到b l d c 的控制中，从而来验证作者的观点。 本文的第二酃分怒隽实联第一部分中搀滋豹一个瑟想，谣迸抒酌一令试 验。在该试验中，作者把同步电机自控式运行与他控式运行相互切换的思想 痰罴爨b l d c 中奎并踅 学了验证，并裙步了宠残了颡羯弱鎏拣。 游旺夫学磷卡瓷变 繁2 牵容磁羼步魄魂飒熬蒸零原理辩拄裂磐法 提黉：采磁嚣裂邀凑撬装绞运撬b l d c 器p m s m ，本章将势爨奔鬃p 麓瓣 翻b l d c 豹熬零驻聪秘羧利方法。 2 。 驻弦浚隶磁弱疹窀糗麓本藤耀霹经裁方法瓣 度罐霹涉窀祝黪鳝槐形式缀多，熬参数耧控鞠方法豹藏著穗攘大，箨蠢謦 盛瓣较多戆楚正弦波糸磁嗣步魄稳祝p m s m 稿蠢滚永磁强参毫溯橇( 帮嚣群 宣瀛奄渤辍嚣l 。 2 , 1 。1 菠滚波永磁隧步嘏搬熬零艨疆 麸壤动规熬艘上谬，正弦波庆磁阉疹嗽魂撬秘方波瘩磁骥辫毫疑爨缀彩 裙辍之处：转予鬻蠢磁镪，定予瀵以瓣穆交流奄考筢产室转艇；襄稍之鬻 最大嚣别是：正弦渡瘩磁潮多电动l 枫熟煮正鬣波戆爱奄动势波形，嚣蠢波 痰磁爨疹魄枫爨鸯捞澎波戆聂滚璐蛰波黪。 瘩焱慰步电动机娩电磁转短熬本上取决予定予交融魄滚势囊粕蛊触魄 滚分爨，程瘩激霹步嘏概中，癌 予转予磁链懊定不变。竣慕耀转予磁镶邂 商方式来羧铋永磁阉疹电枫，承磁同步电动嘏采鞠翻控式交灏调速方法， 在魄确搬辘上褒装转予磁辍鬣鼹捻测器，能羧测瞧转予的磁凝键鬟，擦鼷 定予铡变簇嚣熬蠢流颗零葶 稻经，筏窳予窀流帮鼗予磁键蕙怒绦持确定豹 关系，从蕊产每憾定静转矩。 正弦渡拳磁溺步魂撬蒜蠢歪弦鼯嬲反龟渤努波澎，萁淹子魄悉、魄濂遵 应凳正弦影。黻设电韵枫楚绒孛耋既，参数不黻瀑度餐交纯。忽略磁滞、溺 藏撩裁，转了 秃醚懋绕缝，酃么鏊予转予警糠系 d - - q 孛躲霆弦波永磁 同步魄撬磁镶方程为； w 。8 = l d i d 8 + 串7 掣。“= 0 。$ i ，”( 2 一i ) 式中，垮一一鹱予磁鼷在定- t ，扛麓秘宫戳镳 b 、 。一歪弦没承溅剃步魄动瓠豹鲞、燮辘分繁。 游旺夫学磷卡瓷变 繁2 牵容磁羼步魄魂飒熬蒸零原理辩拄裂磐法 提黉：采磁嚣裂邀凑撬装绞运撬b l d c 器p m s m ，本章将势爨奔鬃p 麓瓣 翻b l d c 豹熬零驻聪秘羧利方法。 2 。 驻弦浚隶磁弱疹窀糗麓本藤耀霹经裁方法瓣 度罐霹涉窀祝黪鳝槐形式缀多，熬参数耧控鞠方法豹藏著穗攘大，箨蠢謦 盛瓣较多戆楚正弦波糸磁嗣步魄稳祝p m s m 稿蠢滚永磁强参毫溯橇( 帮嚣群 宣瀛奄渤辍嚣l 。 2 , 1 。1 菠滚波永磁隧步嘏搬熬零艨疆 麸壤动规熬艘上谬，正弦波庆磁阉疹嗽魂撬秘方波瘩磁骥辫毫疑爨缀彩 裙辍之处：转予鬻蠢磁镪，定予瀵以瓣穆交流奄考筢产室转艇；襄稍之鬻 最大嚣别是：正弦渡瘩磁潮多电动l 枫熟煮正鬣波戆爱奄动势波形，嚣蠢波 痰磁爨疹魄枫爨鸯捞澎波戆聂滚璐蛰波黪。 瘩焱慰步电动机娩电磁转短熬本上取决予定予交融魄滚势囊粕蛊触魄 滚分爨，程瘩激霹步嘏概中，癌 予转予磁链懊定不变。竣慕耀转予磁镶邂 商方式来羧铋永磁阉疹电枫，承磁同步电动嘏采鞠翻控式交灏调速方法， 在魄确搬辘上褒装转予磁辍鬣鼹捻测器，能羧测瞧转予的磁凝键鬟，擦鼷 定予铡变簇嚣熬蠢流颗零葶 稻经，筏窳予窀流帮鼗予磁键蕙怒绦持确定豹 关系，从蕊产每憾定静转矩。 正弦渡拳磁溺步魂撬蒜蠢歪弦鼯嬲反龟渤努波澎，萁淹子魄悉、魄濂遵 应凳正弦影。黻设电韵枫楚绒孛耋既，参数不黻瀑度餐交纯。忽略磁滞、溺 藏撩裁，转了 秃醚懋绕缝，酃么鏊予转予警糠系 d - - q 孛躲霆弦波永磁 同步魄撬磁镶方程为； w 。8 = l d i d 8 + 串7 掣。“= 0 。$ i ，”( 2 一i ) 式中，垮一一鹱予磁鼷在定- t ，扛麓秘宫戳镳 b 、 。一歪弦没承溅剃步魄动瓠豹鲞、燮辘分繁。 | j 江天学颈十论文 p m s m 静定予奄蓬方程为： u d 8 2 r 。id 十p vj 8 一w vd 8 一 u d 8 2 r ，id 5 p ￥# + w 事d 8( 2 2 ) 式中，u 。、u 。、一一定予电压矢量u “的d 、q 轴分缀： w 一转予囊频窭 p m s m 的转矩方程为： t d = p 。( 掣； 8 i 。8 一毕。i d ”) = p 。 q ”i 。8 + ( l 。一l 。) i 。i 。 ( 2 3 ) 可以看出，正弦波永磁同步电动桃的电磁转矩基本上取决于定予交辘邀 流分爨和直轴电流分蹩，在征弦波永磁同步电机中，由于转予磁链恒定不 变，故采用转予磁链定向方式来控制永磁同步电机。 2 1 2 正弦波永磁同步电机的控制 下面图2 一l 中庄图为基速以f 恒转矩运行区中，采用转子磁链定向的 p m s m 矢量图。 嗣2 一l 矢量灞 定予电流矢量位于q 轴。无d 轴分量( i 。= o ) ，即定予电流全部用来产牛 转矩，瑟对p m s m 豹壤基方程爵鞋写为 u d ”= 一w l 。i “ u 。= r 。i 。+ l 。p i “w 攀+( 2 4 ) 电磁转矩方程为： t d = p 。毕i “ ( 2 5 ) 此种控制方式最为简单，只要能准确检测出转予空间位鬣( d 轴) ，通 过控制逆变嚣饺二：楣定予的会成电流( 磁动势) 位予q 轴上，那么，隶磁 同步电机的电磁转矩只与定予电流的幅值i 成正比。即控制定子电流的i 嚼 值，就能很好的拄铡电磁转矩，这种方波永磁同步魄枫( 纛流无刷电机) | j 江天学颈十论文 p m s m 静定予奄蓬方程为： u d 8 2 r 。id 十p vj 8 一w vd 8 一 u d 8 2 r ，id 5 p ￥# + w 事d 8( 2 2 ) 式中，u 。、u 。、一一定予电压矢量u “的d 、q 轴分缀： w 一转予囊频窭 p m s m 的转矩方程为： t d = p 。( 掣； 8 i 。8 一毕。i d ”) = p 。 q ”i 。8 + ( l 。一l 。) i 。i 。 ( 2 3 ) 可以看出，正弦波永磁同步电动桃的电磁转矩基本上取决于定予交辘邀 流分爨和直轴电流分蹩，在征弦波永磁同步电机中，由于转予磁链恒定不 变，故采用转予磁链定向方式来控制永磁同步电机。 2 1 2 正弦波永磁同步电机的控制 下面图2 一l 中庄图为基速以f 恒转矩运行区中，采用转子磁链定向的 p m s m 矢量图。 嗣2 一l 矢量灞 定予电流矢量位于q 轴。无d 轴分量( i 。= o ) ，即定予电流全部用来产牛 转矩，瑟对p m s m 豹壤基方程爵鞋写为 u d ”= 一w l 。i “ u 。= r 。i 。+ l 。p i “w 攀+( 2 4 ) 电磁转矩方程为： t d = p 。毕i “ ( 2 5 ) 此种控制方式最为简单，只要能准确检测出转予空间位鬣( d 轴) ，通 过控制逆变嚣饺二：楣定予的会成电流( 磁动势) 位予q 轴上，那么，隶磁 同步电机的电磁转矩只与定予电流的幅值i 成正比。即控制定子电流的i 嚼 值，就能很好的拄铡电磁转矩，这种方波永磁同步魄枫( 纛流无刷电机) 蒋 江太学颤+ 论文 蠡每藏瀵类窀鬟。 在纂速以上，永磁同步电机也可队运行在恒功率医，采用定子弱磁的方 法，箕矢量图妇主瑟黟2