永磁同步电机简介.pptVIP

变换后的静止坐标系下的电压方程 （3） 静止坐标系下的磁链方程 分别为同步电机直轴交轴电感 为永磁磁极产生的与定子绕组交链的磁链。 （4） 在α、β、o坐标系中，经3/2变换是三相坐标系下的电机模型进一步简化。针对内永磁同步电机，因为转子直交轴的不对称性而具有凸极效应，直轴交轴电感不相等，因此，在 α、β、o坐标系中的内永磁同步电机磁链、电压方程是一组非线性方程组，数学模型相当复杂，将该模型应用于电机的分析和控制时也相当复杂，一般不采用该坐标系下的数学模型。 对于具有对称转子结构的表面式PMSM，因为Ld=Lq，电机模型相对简单，可以对该电机进行分析控制。而实际上，即便是表面式PMSM，也不能保证Ld=Lq，故而分析永磁同步电机的控制盒运行时也不使用这个模型。和三相坐标系一样，在该坐标系下电机的运动方程简单，转矩方程表述复杂。 d、q、o同步旋转坐标系中PMSM数学模型 图3 旋转坐标系 图4 旋转坐标系下电机模型 d、q、o坐标系是随电机气隙磁场同步旋转的坐标系，可以将其视为放置在定子上的坐标系，其d轴是PMSM转子励磁磁链方向，q轴超前d轴90度，如图所示。 在旋转坐标系下的电机模型中，β为电机定子三相电流合成空间矢量与PMSM励磁磁场轴线（直轴）之间的夹角，又称转矩角，θ为转子d轴轴线与A相绕组轴线的夹角。 ψf为转子永磁铁磁极的励磁磁链。 由三相静止坐标到两相旋转坐标的坐标变换矩阵为： 电流、电压、磁链方程： （5） （6） （7） PMSM的电磁转矩方程的矢量形式可表示为 即电磁转矩等于电流空间矢量与定子磁链矢量的叉积，其中，pn为电机极对数。又因为： （8） （9） 所以可以得到： （10） 将（6）式带入（10）式得： （11） 又图4可知： 所以： （12） 式（12）中第一项是电机定子电流与永磁体励磁磁场之间产生的电磁转矩，第二项是转子凸极效应所产生的转矩，称磁阻转矩。对内置式PMSM来说，Ld=Lq，在矢量控制中，可以利用磁阻转矩增加电机输出力矩或者拓展电机的调速范围。 力矩平衡方程式为： （13） 分别代表电机机械角速度、电机的负载阻力矩、电机轴联转动惯量、电机阻尼系数。 式（6）、（7）、（12）、（13）为永磁同步电机在两相旋转坐标系下的数学模型。 BY LZJTU BY LZJTU BY LZJTU BY LZJTU BY LZJTU 永磁同步电机简介 同步电机 同步电动机属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因数的。 定子中通三相对称绕组，转子有直流电源供电，运行过程如下： （1）主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 （2）载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。 （3）切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 （4）交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 运行方式 同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 转速与电网频率关系 f—定子侧旋转磁场的交流电流频率 P—电机极对数 只要电网频率不变，则稳定运行时的同步电机的转速恒为常值而与负载无关。 从原理上看，同步电机既可以作为发电机，也可以作为电动机或补偿机。现代水电、火电及核电中的发电机几乎都是用的同步发电机，在工矿企业和电力系统中，同步电动机和补偿机用的也不少。 永磁电机的分类 永磁无刷直流电机（BDCM）——以方波或梯形波供电。