永磁同步電機簡介演示文稿

永磁同步電機簡介演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有16頁\編輯于星期一優(yōu)選永磁同步電機簡介現(xiàn)在是2頁\一共有16頁\編輯于星期一（1）永磁同步電機的發(fā)展現(xiàn)狀（2）永磁同步電機控制技術發(fā)展狀況（3）永磁同步電機控制系統(tǒng)的控制算法研究現(xiàn)狀綜述（4）永磁同步電機的熱點問題研究（5）永磁同步電機的發(fā)展趨勢3/17現(xiàn)在是3頁\一共有16頁\編輯于星期一4/171.永磁同步電機的發(fā)展現(xiàn)狀永磁同步電機的概念（1）永磁同步電機有高動態(tài)性能，高效率，輕量化等特點，代表著21世紀電機驅動系統(tǒng)發(fā)展方向之一；（2）電機驅動系統(tǒng)包括電機，驅動器，電流，位置及速度控制器等；（3）永磁電機是一種電能轉化為機械能的裝置，主要通過定子與轉子磁場相互作用產生旋轉轉矩，帶動負載；（4）與感應電機相比，在原理和結構等方面相似，定子結構基本一致，永磁電機的轉子激勵不是靠感應線圈，而是由固定的永磁鐵實現(xiàn)的?，F(xiàn)在是4頁\一共有16頁\編輯于星期一5/17永磁同步電機的發(fā)展歷程第一階段：20世紀60—70年代，主要集中在航空，航天等特殊行業(yè)高端領域；第二階段：20世紀80年代，隨著釹鐵硼永磁材料出現(xiàn)和電力電子與微電子的發(fā)展，開始擴展到工業(yè)和民用領域；第三階段：20世紀90年代至今，永磁材料，電力電子，微電子，控制算法等都有了顯著進步，使其應用更廣泛，已經成為驅動系統(tǒng)的首選電機?，F(xiàn)在是5頁\一共有16頁\編輯于星期一6/17永磁同步電機的分類定子繞組轉子磁鐵現(xiàn)在是6頁\一共有16頁\編輯于星期一7/17PMSM按轉子永磁體的結構可分為兩種（1）表面貼裝式（SM-PMSM）

直交軸電感Ld和Lq相同，定子磁場和轉子磁場相互作用時不會產生磁阻轉矩?，F(xiàn)在是7頁\一共有16頁\編輯于星期一8/17（2）內埋式（IPMSM）

交直軸感:Lq>Ld氣隙較小，有較好弱磁能力，易于實現(xiàn)弱磁控制，比較適合高速運行，但是有磁阻轉矩，增加了轉矩控制的復雜度。現(xiàn)在是8頁\一共有16頁\編輯于星期一9/17永磁同步電機的特點（1）永磁同步電機有高功率密度，與相同功率的感應電機相比體積小，重量輕；（2）具有小轉動慣量，易于應用對電機驅動系統(tǒng)要求較高的動態(tài)響應領域；（3）與繞線式感應電機相比無滑環(huán)和電刷，可靠性提高，更易應用于高速場合；（4）與感應電機相比，永磁電機的轉子激勵不是靠感應線圈，而是由固定的永磁鐵實現(xiàn)的，且無直接電能消耗，電機效率提高。現(xiàn)在是9頁\一共有16頁\編輯于星期一10/172.永磁同步電機控制技術發(fā)展狀況核心器件技術發(fā)展（1）20世紀五六十年代以晶閘管為代表；（2）20世紀七八十年代以GTO,GTR,MOSFET的發(fā)展；（3）20世紀后期的IGBT出現(xiàn)，成為電力電子領域的主導功率器件；（4）以PIC,HVIC,IPM等功率集成電路為代表，將功率器件與驅動，檢測和保護于一體，使電機可靠性更高，功率密度更大；（5）微處理器的發(fā)展，DSP的出現(xiàn)；同時FPGA/CPLD技術的發(fā)展為實現(xiàn)PWM控制提供了新的進展?，F(xiàn)在是10頁\一共有16頁\編輯于星期一11/17永磁同步電機控制策略

（1）上世紀70年代西門子工程師F.Blaschke首先提出異步電機矢量控制理論來解決交流電機轉矩控制問題。

控制器VR-12/3電流控制變頻器3/2VR等效直流電機模型+i*mi*t

si*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiβimit~異步電動機給定信號

矢量控制系統(tǒng)原理結構圖現(xiàn)在是11頁\一共有16頁\編輯于星期一（2）繼矢量控制之后，1984年德國魯爾大學的DepenBrock又提出了交流電動機的直接轉矩控制方法，其特點是直接采用空間電壓矢量，直接在定子坐標系下計算并控制電機的轉矩和磁通。

直接轉矩控制原理圖12/17現(xiàn)在是12頁\一共有16頁\編輯于星期一3.永磁同步電機控制系統(tǒng)的控制算法研究現(xiàn)狀綜述永磁同步電機是一個多變量，強耦合的非線性系統(tǒng)。實際應用中電機的參數(shù)實時變化，且會受到外部干擾的影響，因此很多的先進控制算法被應用到交流控制系統(tǒng)來解決上述問題。（1）PI控制優(yōu)點：經典控制策略，方法簡單，既能提高靜態(tài)精度，又能改善動態(tài)品質；缺點：PI控制法屬于線性的控制方法，適應負載能力差，抗干擾能力差，控制性能不夠穩(wěn)定。（2）滑模變結構控制優(yōu)點：不要求精確的數(shù)學模型，不受參數(shù)變化和外部擾動的影響；缺點：由于慣性，時間延遲等因素，存在抖振現(xiàn)象。13/17現(xiàn)在是13頁\一共有16頁\編輯于星期一14/17（3）自適應控制優(yōu)點：無需精確的控制對象，無需進行參數(shù)估計；缺點：在線辨識和校正的時間比較長，對一些變化較快的伺服系統(tǒng)，達不到理想控制效果。（4）模糊控制優(yōu)點：無需精確數(shù)學模型，魯棒性強，適用于解決非線性，時變系統(tǒng)的問題；缺點：難以達到較高的控制精度，其本身很難消除穩(wěn)態(tài)誤差。（5）神經網絡控制優(yōu)點：可以很好改善控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性；缺點：算法很復雜，多用于仿真實驗?，F(xiàn)在是14頁\一共有16頁\編輯于星期一15/174.永磁同步電機的熱點問題研究（1）無傳感器控制技術及各種先進智能控制位置傳感器的存在，增加了系統(tǒng)復雜度和成本，降低系統(tǒng)的魯棒性。難點是初始轉子位置的準確性。應于中高速運行的無傳感器控制技術主要有：●定子磁鏈估計法●模型參考自適應法●狀態(tài)觀測器法●滑模變結構法●神經網絡辨識法●擴展卡爾曼濾波法●檢測電機相電感變化的位置估計法現(xiàn)在是15頁\一共有16頁\編輯于星期一16/17適應于零速和低速運行的方法有：●旋轉高頻電壓信號注入●脈動高頻電壓信號注入