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永磁同步电机原理

2017-06-17 14:13分类:电工基础知识 阅读:

 

一、PMSM的根柢的构造
PMSM(permanent magnet synchronous motor)实习作业是一种沟通电机,其定子作业是三项的相差 的沟通电,而转子则是永磁体。可是这种电机最大的优势便是沟通电能量由直流供给,这么就可以对电机进行准确的操控,并且处理了电刷带来的寿数疑问。
下面临其作业原理进行简略的介绍,如图 1,定子的作业电流都为正弦波,并且其三项在任何时分相加都为零,所以PMSM中三项绕组实习上没有中线的,其在电机中示例绕线办法如图 2,所以实习上在PMSM中XYZ是联接在一个点的。

图 1 PMSM转子电流
图 2 PMSM根柢的绕线办法
从绕线的图 2中不丑恶出,实习的电流方向发作的磁场是和转子磁场在同一个平面,这也便是PMSM操控的根柢需求和根柢办法。从图中也不丑恶出,实习在A相发作的磁场在开端是需求与转子磁极的D轴方向相反(可以相差一个断定的视点,软件完毕),切当的说应当是有必要知道转子的D轴的方位。这个疑问实习在操控中是开端的定向疑问,在这儿简略的介绍一下办法:假定方位传感器是必定码盘或许旋变,则可依据必定方位处理,假定是增量码盘,则需求开端的一个UVW的大约方位核算。
除此以外,这儿还需求了解几个原理性的疑问,这儿烦琐一下:许多人从事这一块的研制在知道怎样处理悉数体系的进程而实习上是对悉数根底原理迷糊的,这也便是许多国人做研制的通病,只知道怎样做,历来不知道为啥这么做致使耐久仅仅仿照而不或许立异或许改进。言归正传,首要咱们知道在操控进程中需求查看电流,然后进行clarke和park改换,然后呈现了电流方向疑问,人家这么说是为了便当,而实习上上这儿的电流方向不是电流方向,而是电流发作的电磁场方向(这是因为电磁场的巨细与发作它的电流方向成正比的)。然后研讨一下电压的概念,绕组电压是比电流相位超前 的,而许多咱们需求的效果是与电压成必定简略联络的,这是因为电压是场量,而电流不是。根柢上没有电压这个东西,它仅仅直接反响电流的一种咱们界说出来的表达办法,所以它的改动影响电流,而电流的改动会在场的方面反响在电压上。比方前面议论的疑问,在电机初始的时分,A相电流是零,这是因为在绕组上电流不能骤变,而这个时分电压是最大,反响了实习咱们是需求加在绕组上最大的咱们需求的一个量(电流)。这儿描写的有些不流转,可是物理这个天然界根柢规矩实习便是这么反响的,期望读我文章的读者能自个细心揣摩,反响一个天然界的疑问(都上升到哲学疑问了)。
二、PMSM的根柢作业原理
假定你了解了我前面议论的PMSM的根柢疑问,这儿的东西实习相对就很简略,它的作业原理实习便是用直流电机的办法进行操控沟通电机。
1) 首要咱们看看这儿触及的榜首个疑问,定向疑问。永磁同步电机的是经过转子定向作业的,也便是说咱们操控的悉数参亮点是以转子为参看的。
所以咱们开端操控之前就有必要先知道咱们参亮点的方位,实习中大多工程是经过方位传感器来取得转子方位的,前面也现已说到除了旋变通常选用码盘作为方位传感器,而码盘又有必定码盘和增量码盘(报价挑选),而这两种的初始方位处理办法也不尽相同,可是都很简略。
2) 第二个疑问便是它经过IGBT将直流电源改换为电机需求的三项沟通电的,所以IGBT也便是这儿挑选电机操控好坏的一个要害器材,可是IGBT的开关时刻实习是纷歧样的,所以会发作上下管子导通而短路的疑问,实习工程中经过加死区来处理这个疑问的,可是死区却给三项沟通电的构成带来了不润滑的疑问,这也是PMSM一个一向未得到极利益理的疑问。
我早年做过一个十二矢量的操控办法,从理论上可以彻底消除死区疑问,并且会跋涉正弦波的精度。可是因为IGBT的反向二极管维护疑问发作畸变,极力往后能改动IGBT的作业原理而完毕这个打破性的疑问,也是在工控作业的一个等候。
3) 下面议论一下详细PMSM的操控办法,它是经过六矢量的空间矢量操控完毕的(SVPWM),先看其操控方程如下:

所以可以核算得功率得巨细为:

因为改换不是等功率改换,所以以上也仅仅系一起个有功功率的表现,并且只需第三相与转子的运动状况有关且直接参加机电能量改换的电磁功率。故电磁功率标明为:

因为咱们的伺服体系大多选用最大力矩操控办法,所以令

所以可以经过操控 对悉数体系进行操控,如下面框图:

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