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交流永磁同步电机结构与工作原理 2 ． 1 ． 1 交 流 永 磁 同 步 电 机 的 结 构 永 磁 同 步 电 机 的 种 类 繁 多 ， 按 照 定 子 绕 组 感 应 电 动 势 的 波 形 的 不 同 ， 可 以 分 为 正 弦 波 永 磁 同 步 电 机 (PMSM) 和 梯 形 波 永 磁 同 步 电 机 (BLDC) 【261 。正 弦 波 永 磁 同 步 电 机 定 子 由 三 相 绕 组 以 及 铁 芯 构 成 ， 电 枢 绕 组 常 以 Y 型 连 接 ， 采 用 短 距 分 布 绕 组 ； 气 隙 场 设 计 为 正 弦 波 ， 以 产 生 正 弦 波 反 电 动 势 ； 转 子 采 用 永 磁 体 代 替 电 励 磁 ， 根 据 永 磁 体 在 转 子 上 的 安 装 位 置 不 同 ， 正 弦 波 永 磁 同 步 电 机 又 分 为 三 类 ： 凸 装 式 、 嵌 入 式 和 内 埋 式 。 本 文 中 采 用 的 电 机 为 凸 装 式 正 弦 波 永 磁 同 步 电 机 ， 结 构 如 图 2 一 l 所 示 ， 定 子 绕 组 一 般 制 成 多 相 ， 转 子 由 永 久 磁 钢 按 一 定 对 数 组 成 ， 本 系 统 的 电 机 转 子 磁 极 对 数 为 两 对 ， 则 电 机 转 速 为 n=60f ／p ， f 为 电 流 频 率 ， P 为 极 对 数 。 图 2 一 l 凸 装 式 正 弦 波 永 磁 同 步 电 机 结 构 图 目前 ， 三 相 同 步 电 机 现 在 主 要 有 两 种 控 制 方 式 ， 一 种 是 他 控 式 ( 又 称 为 频 率 开 环 控 制 ) ； 另 一 种 是 自 控 式 ( 又 称 为 频 率 闭 环 控 制 )[27 】 。 他 控 式 方 式 主 要 是 通 过 独 立 控 N#l- 部 电 源 频 率 的 方 式 来 调 节 转 子 的 转 速 不 需 要 知 道 转 子 的 位 置 信 息 ， 经 常 采 用 恒 压 频 比 的 开 环 控 制 方 案 。 自 控 式 永 磁 同 步 电 机 也 是 通 过 改 变 外 部 电 源 的 频 率 来 调 节 转 子 的 转 速 ， 与 他 控 式 不 同 ， 外 部 电 源 频 率 的 改 变 是 和 转 子 的 位 置 信 息 是 有 关 联 的 ， 转 子 转 速 越 高 ， 定 子 通 电 频 率 就 越 高 ， 转 子 的 转 速 是 通 过 改 变 定 子 绕 组 外 加 电 压 ( 或 电 流 ) 频 率 的 大 小 来 调 节 的 。 由 于 自 控 式 同 步 电 机 不 存 在 他 控 式 同 步 电 机 的 失 步 和 振 荡 问 题 ， 并 且 永 磁 同 步 电 机 永 磁 体 做 转 子 也 不 存 在 电 刷 和 换 向 器 ， 降 低 了 转 子 的 体 积 和 质 量 ， 提 高 了 系 统 的 响 应 速 度 和 调 速 范 围 ， 且 具 有 直 流 电 动 机 的 性 能 ， 所 以 本 文 采 用 了 自 控 式 交 流 永 磁 同 步 电 机 。 当 把 三 相 对 称 电 源 加 到 三 相 对 称 绕 组 上 后 ， 自 然 会 产 生 同 步 速 的 旋 转 的 定 子 磁 场 ， 同 步 电 机 转 子 的 转 速 是 与 外 部 电 源 频 率 保 持 严 格 的 同 步 ， 且 与 负 载 大 小 没 关 系 。 2 ． 1 ． 2 交 流 永 磁 同 步 电 机 的 工 作 原 理 本 系 统 采 用 的 是 自 控 式 交 直 交 电 压 型 电 机 控 制 方 式 ， 由 整 流 桥 、 三 相 逆 变 电 路 、 控 制 电 路 、 三 相 交 流 永 磁 电 机 和 位 置 传 感 器 构 成 ， 其 结 构 原 理 图 如 图 2 — 2 所 示 。 在 图 2 — 2 中 ，50HZ 的 市 电 经 整 流 后 ，由 三 相 逆 变 器 给 电 机 的 三 相 绕 组 供 电 ， 三 相 对 称 电 流 合 成 的 旋 转 磁 场 与 转 子 永 久 磁 钢 所 产 生 的 磁 场 相 互 作 用 产 生 转 矩 ， 拖 动 转 子 同 步 旋 转 ， 通 过 位 置 传 感 器 实 时 读 取 转 子 磁 钢 位 置 ， 变 换 成 电 信 号 控 制 逆 变 器 功 率 器 件 开