项目四 永磁同步电动机类型及其控制技术

1）最大转矩／电流控制 一般采用最大转矩／电流比的控制方法实现电机的恒转矩控制。 在恒转矩控制的控制过程中，随着电机转速的增大，电枢绕组反电动势也 有所增加。当增大到逆变器的允许最大输出电压Uslim时，电动机的转速也 就达到恒转矩控制时的最高转速。
2）id =0控制 从本质上id =0控制也属于最大转矩／电流比控
第四节 永磁同步电机控制技术
控制策略方面，永磁同步电机控制系统可以采用矢量 控制（磁场定向控制）或直接转矩控制等的先进控制策略 。采用矢量控制的策略，通过三闭环电流闭环、磁极位置 闭环和转速闭环对电机进行控制。 矢量控制最初是应用于异步电机，基本原理是检测和
控制异步电机定子电流矢量，根据磁场定向原理，对 异步电机的励磁电流和转矩电流进行控制，以达到控制异 步电机转矩为目的。具体原理是将异步电机的定子电流矢 量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和产生转矩的 电流分量（转矩电流），并分别加以控制，主要是控制两 分量的幅值和相位，也就是控制定子电流矢量，因此称这 种控制方式为矢量控制方式。
(2)电机的弱磁能力 永磁同步电机由于转子是 永磁体励磁，随着转速的升高，电动机电压会逐 渐达到逆变器所能输出的电压极限，这时要想继 续升高转速只有靠调节定子电流的大小和相位增 加直轴去磁电流来等效弱磁提高转速。
图4-3永磁同步电机的驱动特性
(1)高的短时功率、转矩密度和宽调速范围。低速(恒转矩区)运 行应能够提供大转矩，以满足起动、爬坡等要求；能够提供高 转速，以满足汽车高速行驶及超车的要求； (2)在整个运行范围内具有高效率。目的是增加电动汽车一次充 电的行驶距离； (3)有较强的过载能力、快速的动态响应及良好的加速性能。目 的是适应路面变化及频繁起动和刹车等复杂运行工况； (4)可靠性高，பைடு நூலகம்量轻，体积小，成本合理。电动汽车的性能指 标主要包括：静加速度、经济车速、最高车速、爬坡度、续驶 里程。
制，它相对于面贴式永磁同步电机来说的。由于其dq轴的 电感基本相等，其d轴上的电流为0。因此，采用id =0控制 策略时，定子电流中只有交流分量，而且定子磁动势空间 矢量与转子永磁体产生的磁场空间矢量正交，定子电流只 有转矩分量。
如果在永磁同步电机的整个运行过程中保证id
采用id =0的转子磁链定向矢量控制具有以下的特点： (1)转子磁链ψf与定子电流q轴转矩分量iq解耦，互相独立； (2)定子电流d轴的励磁分量为0，永磁同步电机的数学模型进一步化简； (3)随着负荷增加，定子电流增大这样会造成同步电机功率因素的降低。
3）弱磁控制 通过以上对id=0控制策略的分析可知，它主要是针对转矩的控制，因此若 需要改善电机在其他工作区间内的调速性能时，就需要进行弱磁控制。
第二节 永磁同步电机的结构和工作原理
三相永磁同步电动机具有定子三相分布的绕组和永磁转 子，在磁路结构和绕组分布上保证反电动势波形为正弦波， 为了进行磁场定向控制，输入到定子的电压和电流也为正弦 波。
(1)内置式永磁同步电机 内置式永磁同步电机按永磁体磁化方向可分为径向式、 切向式和混合式，在有阻尼绕组情况下，如图4-1所示。内置 式永磁同步电机转子由于内部嵌入永磁体，导致转子机械结 构上的凸极特性。
(2)外置式永磁同步电机 外置式永磁同步电机根据永磁体是否嵌入转
子铁心中，可以分为面贴式和插入式两种电机， 如图4-2所示。
第三节 永磁同步电机的性能特点 永磁同步电机的功率因数大、效率高、功率密
度大，是一种比较理想的驱动电机。 (1)电机效率 永磁同步电机低速效率较低，如
何通过设计降低低速损耗，减小低速额定电流是 目前研究的热点之一。
项目四 永磁同步电动机类型及其控制技术
第一节 永磁同步电机类型 永磁电机有多种分类方法，根据输入电机接线端的电
流种类可分为，永磁直流电机和永磁交流电机。由于永 磁交流驱动电机没有电刷、换向器或集电环，因此也可 称为永磁无刷电机。
根据输入电机接线端的交流波形，永磁无刷电机可 分为永磁同步电机和永磁无刷直流电机。输入永磁同步 电机的是交流正弦或者近似正弦波，采用连续转子位置 反馈信号来控制换向；而输入永磁无刷直流电机的是交 流方波，采用离散转子位置反馈信号控制转向。