永磁同步电机选读.ppt

PMSM和BLDC电机的特点 优点 PMSM和BLDC电机的特点 缺点 PMSM和BLDC电机的应用范围 软、硬磁盘驱动器、录像机磁鼓（视频磁头）和磁带伺服系统 交通运输 模拟结构图 实物结构图 定子 转子 PMSM按转子永磁体的结构可分为两种 无刷直流电机 正弦波永磁同步电机 PMSM的数学模型 假设： 1)忽略电动机铁心的饱和； 2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗； 3)转子无阻尼绕组。 永磁同步电动机在三相定子参考坐标系中的数学模型可以表达如下： 永磁同步电动机在 坐标系中的数学模型可 以表达如下： 永磁同步电动机在转子旋转坐标系d-q中的数学模 型可以表达如下： 永磁同步电机控制方式 定子电流经过坐标变换后转化为两相 旋转坐标系上的电流 和 ，从而 调节转矩 和实现弱磁控制。 FOC中需要测量的量为：定子电流、 转子位置角 5、FOC基本方程 6、FOC的组成 7、FOC原理图 考虑变换前后总功率不变，可得匝数比应为 坐标系变换矩阵： 可得 PMSM电机的FOC控制策略 如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有 于是 PMSM电机的FOC控制策略 两个交流电流 和两个 直流电流 ，产生同样 的以同步转速 旋转的合 成磁动势 轴和矢量 都以 转速 旋转，分量 的长短不变。 轴与 轴 的夹角 随时间变化 （2）Park（2s/2r）变换 PMSM电机的FOC控制策略 由图可见， 和 之间存在下列关系 坐标系变换矩阵： 写成矩阵的形式，得 PMSM电机的FOC控制策略 由三组六个开关 （ ）组成。 由于 与 、 与 、 与 之间互为反向，即一个接通， 另一个断开，所以三组开关有 种可能的开关组合 PWM逆变器模型 （3）电压空间矢量 PMSM电机的FOC控制策略 若规定三相负载的某一相与“+”极接通时，该相 的开关状态为“1”态；反之，与“-”极接通 时，为“0”态。则8种可能的开关组合 逆变器7种不同的电压状态： 电压状态“1”至“6” 零电压关状态“0”和“7” PMSM电机的FOC控制策略 逆变器的输出电压 用空间电压矢量来表示，依 次表示为 逆变器非零电压矢量输出时 的相电压波形、幅值和电压 状态的对应关系图 电压状态和开关状态均以6 个状态为一个周期，相电压 幅值为两种： 和 PMSM电机的FOC控制策略 把逆变器的7个输出电压状态放入空间平面内，形成 7个离散的电压空间矢量。每两个工作电压空间矢量 在空间的位置相隔60o角度，6个工作电压空间矢量 的顶点构成正六边形 PMSM电机的FOC控制策略 选定定子坐标系中的 轴与 矢量复平面的实轴 重合，则其三相物理量 的 矢 量 为： 式中 ——复系数，旋转因子， 旋转空间矢量 的某个时刻在某轴线 轴上的 投影就是该时刻该相物理量的瞬时值。 PMSM电机的FOC控制策略 若 三相负载的定子绕组接成星形，其输出电 压的空间矢量 的 矢量变换表达式为 对于状态“1” 时；可知 则 PMSM电机的FOC控制策略 电压空间矢量的结论： 逆变器六个工作电压状态给出了六个不同方向的电压空间矢量。它们周期性地顺序出现，相邻两个矢量之间相差60度； 电压空间矢量的幅值不变，都等于 ，因此六个电压空间矢量的顶点构成了正六边形的六个顶点； 六个电压空间矢量的顺序如下，它们依次沿逆时针方向旋转； 零电压状态7位于六边形中心。 PMSM电机的FOC控制策略 SM-PMSM的电压和磁链方程 ：定子相绕组 ：定子相绕组电感 ：定子相绕组互感 ：转子电角度 ：转子永磁磁链 其中 PMSM电机的FOC控制策略 说明：交轴电流 和转矩是线性关系，而直轴电流 对转矩没有影响。 如果 为电机额定电流，当 时产 生最大转矩（ ）。 磁链转矩方程 PMSM电机的FOC控制策略 （1）SVPWM模块。采用先进的调制算法以 减少电流谐波、