永磁同步电机工作原理及其控制策略.ppt

2009.024、坐标变换（1）Clarke（3s/2s）变换：三相绕组每相绕组匝数：两相绕组每相绕组匝数各相磁动势为有效匝数与电流的乘积，其相关空间矢量均位于有关相的坐标轴上。PMSM电机的FOC控制策略第30页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02设磁动势波形是正弦分布的，当三相总磁动势与相总磁动势与二相总磁动势相等时，两套绕组瞬时磁动势在轴上的投影都应相等，因此PMSM电机的FOC控制策略第31页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02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控制策略第32页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有于是PMSM电机的FOC控制策略第33页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02两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控制策略第34页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02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控制策略第35页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02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控制策略第36页，共51页，星期日，2025年，2月5日关于永磁同步电机工作原理及其控制策略2009.02第1页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02PMSM和BLDC电机的特点优点（1）功率密度大；（2）功率因数高（气隙磁场主要或全部由转子磁场提供）；（3）效率高（不需要励磁，绕组损耗小）；（4）结构紧凑、体积小、重量轻，维护简单；（5）内埋式交直轴电抗不同，产生结构转矩，弱磁性能好，表面贴装式弱磁性能较差。第2页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02缺点（1）价格较高；（2）弱磁能力低；（3）起动困难，高速制动时电势高，给逆变器带来一定的风险；（4）他控式同步电机有失步和震荡的可能性。PMSM和BLDC电机的特点第3页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02PMSM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）和磁带伺服系统体积小、容量小、控制精度高机床、机器人等数控系统快速性好、定位（速度和位置）精度高、起动转矩大、过载能力强第4页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02交通运输电动自行车、电动汽车、混合动力车、城轨车辆、机车牵引家用电器冰箱、空调等（单位体积功率密度高、体积小）PMSM和BLDC电机的应用范围第5页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02rrggbbNS⊙⊙⊙⊕⊕ACBZYX⊕模拟结构图PMSM和BLDC电机的结构第6页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02霍尔传感器定子绕组转子磁铁实物结构图PMSM和BLDC电机的结构第7页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02定子定子绕组一般制成多相（三、四、五相不等），通常为三相绕组。三相绕组沿定子铁心对称分布，在空间互差120度电角度，通入三相交流电时，产生旋转磁场。PMSM和BLDC电机的结构第8页，共51页，星期日，2025年，2月5日2009.02转子转子采用永磁体，目前主要以钕铁硼作为永磁材料。