永磁同步电机的控制系统设计探析

永磁同步电机的控制系统设计探析
摘要：由于使用场合的特殊性，电梯驱动用电机应该具有振动小、噪声低、起
动电流小、有足够的起动转矩和运行平稳等性能要求。

永磁同步电机具有转矩纹
波小，转速平稳，动态响应快速准确，过载能力强等优点，不仅能满足以上要求，而且可以显著提高功率因数，降低损耗，提高效率，长期运行，可以起到降本增
效的作用。

在人类历史的发展过程之中，能源的开发与利用一直都是大家所关注
的问题。

我们日常的生活和生产都是由能源来带动的，传统的能源包括了煤和石
油等，新型的能源也有风能以及太阳能等新能源。

在现在拥有的这些能源的基础
之上，我们还应该积极的探索和开发新的能源，并且不断的提升对新能源的利用
程度。

在这些现在可以利用的能源之中，我们对于电能的应用是最为广泛的，技
术也是最为成熟的。

电能的广泛应用是在电动机以及发电机之中，怎样将电能转
化成为我们所需要的能量，就成为了这项技术的发展的应用关键。

本文通过对于
电能在电动机之中的应用问题以及现状的探讨，对我国未来的能源应用提出了一
些建议，希望对于本行业的提高有一定的帮助。

关键词：永磁同步电机应用系统科研策略
1 前言
我国的经济和科技在不断的发展提升，对于电能的提取和应用现在也是有了
非常高的技术水平。

我国对于电能的应用主要是集中在了对于电机的控制之上，
电机的控制以及频率的调节问题就是关键性的技术问题，随着研究的不断深入，
我国的电机控制也变成了一门独立的学科，是我国最重要的实际应用技术之一。

在电机的多种类型之中，最常见的也是比较有优势的就是永磁同步电机。

目前我
国的电动机的形式以发展永磁同步电机为主，同时还有很多的结构形式，为永磁
同步电机的发展提供了一个新的发展方向。

2 永磁同步电机的特点
根据相关的电流以及一些电子方面的知识，再加上世界上第一台电磁电机的
出世，我国自主研发了永磁同步电机。

电机的内部构造是通过进行磁场的转换来
促进电流的产生，也就是磁体的性能的产生和激发作用。

但是在我国的制作初期，当时所采用的一些的材料还是比较落后的，不能够产生足够量的磁性，后来就将
这些材料命名为传统意义上的电磁材料，在应用之中的范围被大大的缩减。

随着
科学技术的不断深入和发展，一些新的化学元素例如铝镍等被投入到使用中，大
幅度的提高了电机的磁性，也带动了电机行业的整体进步。

在近些年来，国外的
一些国家将新的化学元素稀土应用到了电机的研制过程之中，使得永磁性的电机
的运行速度大大的提高，并且它具有质量轻和损耗较小的特点，非常的适合我国
的新型永磁电机的发展。

我们在现有的技术的基础之上，可以进行一些改善和提升，才能更好的应用到我们的实际的生产和生活之中，既可以减少对功率的消耗，也能减少能源的投入使用。

我国的自然资源是非常丰富的，尤其是发展永磁同步电机所必须的稀土元素，因此我们可以将永磁同步电机的设计和建造扩展的地点设在距离稀土资源比较近
的地区。

永磁同步电机的一些数据可以采用我们现在先进的科学和计算机技术，
并将它的发展扩展成为一种新型的具有远大发展前景的先进工业。

再加上我们现
在的许多企业都积极采取新的技术，安装了永磁同步电机所必须的变频器，这样
就可以大大的提升对能源的利用，也可以促进我国的节能事业的发展。

在我们了
解了永磁同步电机的发展以及构造之后，我们就可以很轻易的知道永磁同步电机
在制作成功之后就不必需要外界的能量来进行输入了，它可以自动的将已经输入的能量通过一定的形式来转化成为动能，来支持它的运转。

制成之后的永磁同步电机的磁场可以依赖于自己的维护，这样就使得我们从外界对于它的影响度就非常的小。

如果我们对于一种机器不能够从外界对其进行相应的控制和利用，就很难使其在实际的生产之中得到最大化的应用。

随着对电子的控制等科学技术的发展，在很多的情况下，可以根据相应的需求来来进行对电机的控制，与此同时，我们还应该将稀土这种材料元素的应用和电子等科学技术的发展相结合起来进行研究，这样可以有利于综合考虑永磁同步电机的发展情况，并且可以保证永磁电机的使用维护的正常进行。

3 永磁同步电机的控制技术
在我们的学习生活之中，最常见的也是应用最为广泛的学科之一就是电力电子学，这门学科被广泛的应用到了工程的设计和制作过程之中，没有这项理论和技术作为基础，我们就不能真正的了解电机的构造以及制成的方式方法。

电力电子学在应用的过程之后总将一些功率比较高的电机或者是其他的电器的使用能量进行控制和转换，这样我们就可以将电子和内部的能量控制紧密的结合起来，促进能源的高效率的使用。

在传统的转变过程中，我们将功率较大的电机的电流转变成为另一种形式的电流，虽然是在一定的程度和形式上进行了使用率的提升，但是这个幅度依然比较有限，效率也是非常低的，因此我们在进行电力电子学的研究过程中，应将功率高的电气的开关置于有效状态之下，这样才能保证能源的真正转换和提高效率的实现。

我国自从建国以来，不仅加大了对资源的开发和利用，同时也促进了电力电子器件的发展，根据它们自身所具有的特点，我们可以将这些器件分为不能控制的器件、半受控器件以及全部控制器件。

其中这个全部的控制器件是具有所有的器件综合起来的优点，并且效率高综合性好，因此在现在的发展过程中是非常受欢迎的。

在永磁同步电机的系统之中，电压的驱动是非常关键的，因此管理的驱动功率比较小，也能够利用一些电路来实现对于它的控制和调节，从而起到保护电路以及利用电流的作用。

电路的分类本身就比较复杂，包含了整体的电路以及可变的直流或者交流电路在内，而这些电路在很多的情况下都是交替出现在一个工程之中，因此我们必须掌握电力电子电路的相关原理的准则，才能在实际的应用过程中利用这些原理来保护电路和电机。

4 结语与展望
本文介绍了永磁同步电机在电梯驱动系统中的应用。

首先给出数学模型，在此基础上分析了控制策略。

在实际应用中，采用id=0与弱磁结合的控制方式进行控制。

这种控制方式具有良好的动静态特性，满足了系统的要求，在实践中取得良好的效果。

从理论分析以及实验数据可以看到，通过选择合适的电机参数与合理的控制方式，系统实现了恒转矩控制和恒功率控制，具有较好的静动态特性，在实际应用中取得成功，为电梯驱动用电机的理论研究和实践作出一定贡献。

如何进一步提高控制性能，工作展望如下：(1)逐步提高速度和位置测量的精确性和快速性，这样可以提高有效地提高速度控制的稳态精度。

硬件上进一步提高电流和电压信号的抗干扰能力，提高电流信号的测量精度。

这对提高电机的低速闭环控制意义很大。

(2)用智能或者自适应的PI调节器提高电机控制的动态相应速度。

(3)进一步分析永磁同步电机弱磁控制的控制原理和方法，提高弱磁控制在闭环应用中的稳定性。

(4)进一步分析研究各种控制策略的优劣，提高电机控制的综合性能。

参考文献
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