永磁同步電機(jī)工作原理及其控制策略(存儲(chǔ)版)
【正文】 的工作原理 永磁同步電動(dòng)機(jī)在 坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型可 以表達(dá)如下： ???s s sj??? ? ???s s si i ji????定子電流： 定子磁鏈： 電磁轉(zhuǎn)矩： ? ?32e p s s s sT n i i? ? ? ??????PMSM和 BLDC電機(jī)的工作原理 永磁同步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq中的數(shù)學(xué)模 型可以表達(dá)如下： 定子電壓： 定子磁鏈： 電磁轉(zhuǎn)矩： dd s d r qdu R idt? ??? ? ?qq s q r ddu R idt? ??? ? ?d d d fLi????q q qLi? ?3 ()2e n f q d q d qT p i L L i i???? ? ????PMSM和 BLDC電機(jī)的工作原理 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 1 ...V F V F V F V F V F V F V F V F V F V F V F V F、 、 、 、 、每一瞬間有兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，每隔 60度換相一次， 每次換相一個(gè)功率開(kāi)關(guān)，每個(gè)功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通 120度電 角度。 其性能類(lèi)似于直流電機(jī) ， 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單 ， 轉(zhuǎn)矩性能好 ，可以獲得很寬的調(diào)速范圍 ， 適用于高性能的數(shù)控機(jī)床 、機(jī)器人等場(chǎng)合 。 ? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 cos 1? ?cos 1? ? 坐標(biāo)變換 （ 1） Clarke（ 3s/2s） 變換 60?60?O ACB ??2Ni?3 BNi2Ni?3 CNi3N：三相繞組每相繞組匝數(shù) ：兩相繞組每相繞組匝數(shù) 各相磁動(dòng)勢(shì)為有效匝數(shù)與電流 的乘積，其相關(guān)空間矢量均位 于有關(guān)相的坐標(biāo)軸上。它們周期性地順序出現(xiàn)，相鄰兩個(gè)矢量之間相差 60度； ? 電壓空間矢量的幅值不變，都等于 ，因此六個(gè)電壓空間矢量的頂點(diǎn)構(gòu)成了正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)； ? 六個(gè)電壓空間矢量的順序如下，它們依次沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)； ? 零電壓狀態(tài) 7位于六邊形中心。 再經(jīng)過(guò) PI調(diào)節(jié)器 ， 轉(zhuǎn)化為電壓 和 ； （ 5） 電壓 和 與檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子角位置 相結(jié) 合進(jìn)行反 Park變換 ， 變換為兩相靜止坐標(biāo) 系的電壓 和 ； （ 6） 電壓 和 經(jīng)過(guò) SVPWM模塊調(diào)制為六路開(kāi) 關(guān)信號(hào)從而控制三相逆變器的開(kāi)通與關(guān) 斷 。 采用霍爾 傳感器或增量式光電編碼器來(lái)準(zhǔn)確 獲取轉(zhuǎn)子位置和角速度信息 ， 也可 采用無(wú)傳感器檢測(cè)算法進(jìn)行測(cè)量； （ 4） PID控制模塊； （ 5） Clark、 Park及 Reverse Park變換模 塊 。角度， 6個(gè)工作電壓空間矢量 的頂點(diǎn)構(gòu)成正六邊形 ( 100 )su( 110 )su( 010 )su( 011 )su( 001 )su( 101 )su( 000 )su( 111 )su?? abc a?b? c?12 34567? PMSM電機(jī)的 FOC控制策略 選定定子坐標(biāo)系中的 軸與 矢量復(fù)平面的實(shí)軸 重合，則其三相物理量 的 矢 量 為： a?( ) ( ) ( )a b cX t X t X t、 、()XtParkPark22( ) ( ) ( ) ( )3 a b cX t X t X t X t????? ? ???? 120= je? ?式中 —— 復(fù)系數(shù)，旋轉(zhuǎn)因子， 旋轉(zhuǎn)空間矢量 的某個(gè)時(shí)刻在某軸線(xiàn) 軸上的 投影就是該時(shí)刻該相物理量的瞬時(shí)值。 它是凸極 PMSM用的較多的一種電流控制策略 。12eKKT? BLDC電機(jī)傳遞函數(shù) ：電動(dòng)勢(shì)傳遞系數(shù)， ：轉(zhuǎn)矩傳遞系數(shù)， ：電磁時(shí)間常數(shù)， 1R TK ()LTs? 2375G D seK ()ns()aEs( ) ( )U s U s??BLDC電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 ?PMSM和 BLDC電機(jī)的工作原理 （ 1） 開(kāi)環(huán)控制： u/f恒定 （ 2） 閉環(huán)控制： ? 矢量控制 （ 70年代） ? 直接轉(zhuǎn)矩控制（ 80年代） ? 永磁同步電機(jī)控制方式 ?PMSM和 BLDC電機(jī)的工作原理 定子電流經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后轉(zhuǎn)化為兩相 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的電流 和 ，從而 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩 和實(shí)現(xiàn)弱磁控制。 ?PMSM和 BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu) ? PMSM按轉(zhuǎn)子永磁體的結(jié)構(gòu)可分為兩種 （ 1） 表面貼裝式 （ SMPMSM） 直交軸電感 Ld和 Lq相同 氣隙較大，弱磁能力小， 擴(kuò)速能力受到限制 ?PMSM和 BLDC電
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