永磁同步电机-PPT课件
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《相永磁同步电动机》课件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
05
相永磁同步电动机的发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能化
随着技术的不断进步，相永磁同 步电动机的效率和性能不断提升 ，以满足更高效、更节能的应用 需求。
智能化
随着智能化技术的不断发展，相 永磁同步电动机的控制系统越来 越智能化，能够实现更精准的控 制和调节。
采用有限元分析、多目标优化算法和计算机仿真技术进行设 计。
设计流程
确定设计变量和参数→建立数学模型→进行初步设计→仿真 分析→优化改进→重复迭代直至满足要求。
优化实例与结果分析
优化实例
以某型号的相永磁同步电动机为例， 采用上述方法进行优化设计。
结果分析
经过优化后，电动机的效率提高了 10%，体积和重量分别减小了15%和 20%，成本降低了5%。同时，性能指 标符合行业标准，制造工艺可行，具 有良好的市场前景。
3
智能化和网络化
未来相永磁同步电动机将更加智能化和网络化， 能够实现远程监控、故障诊断等功能，提高运行 效率和可靠性。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
06
相永磁同步电动机的应用案例
工业领域应用案例
01
自动化生产线
永磁同步电动机的高效、稳定性 能使其成为自动化生产线电机的 首选，如传送带、机械臂等。
调速范围广
通过控制系统调节电机的输入电压或电流，实现宽范围的无级调速。
低噪音、低振动
由于转子无绕组，运行时噪音和振动较小。
与其他电机的比较
与异步电动机比较
相永磁同步电动机效率更高，但成本也相对较高。
与直流电动机比较
《永磁同步电机》幻灯片PPT
3 2
N3(iB
iC)
iiN N32
1 0
1 2 3 2
1 2
3 2
iiiC BA
PMSM电机的FOC控制策略
考虑变换前后总功率不变，可得匝数比应为 N 3 2
N2 3
可得
ii
21 30
1 2 3 2
1 2
3 2
iiiC BA
坐标系变换矩阵：
C3/2
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2
3 2
C 2/3
1
2 3
1 2
1 2
0
3
2
3 2
PMSM电机的FOC控制策略
如果三相绕组是Y形联结不带零线，那么有
iAiBiC0
于是
3
i i
2 1
2
0 2
iA iB
2
iA iB
3 1 6
0
1 2
i i
PMSM电机的FOC控制策略
〔2〕Park〔2s/2r〕变换
U1
VF1
VF3
VF5
H1
译
A
码
H2
电
B
H3
路
VF4
VF6
VF2
C
Y联结三三通电方式的控制原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
vab
0
V d
2
t
van
0
2
3V d
1 3V d
M
Y联结三三通电方式相电压和线电压波形
t
a)
VF6VF1VF2导通时合成转矩
Tc 2
b) VF1VF2VF3导通是合成转矩
永磁同步电机 ppt课件
静止学习参数时电机无转动，分两步完成：发电压、大电流， 这两步完成后学出电机参数D轴电感、Q轴电感、定子电 阻。感应电动势根据给出的电机参数计算得出。
旋转学习参数电机有转动，分三步完成：发电压、大电流、 旋转电机。前两步后学出电机参数D轴电感、Q轴电感、 定子电阻，第三步学习出感应电动势。
在电机有负载的情况下需要静止学习参数。
永磁同步电机参数学习
学习完成后，读取电机参数： F870（PMSM感应电动势1000r/min） F871（PMSM D轴电感） F872（PMSM Q轴电感） F873（PMSM定子电阻） 额定频率输出电压与F870参数的关系 额定频率输出电压=（额定频率/1000）*F870参数 F876（空载注入电流） （异步电机参数学习后，读取参数F806~F809）
永磁同步电机
永磁同步电机与异步机
永磁同步电机 交流异步机Байду номын сангаас
永磁同步电机基本原理
在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机 的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体 的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中 产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与 定子中产生的旋转磁极的转速相等
永磁同步电机相比交流异步电机优势
1、效率高、更加省电； 2、功率因数高，对电网影响小； 3、电机结构简单灵活； 4、可靠性高，故障率低； 5、体积小，重量轻； 6、起动力矩大、噪音小、温升低；
永磁同步变频调速功能应用
目前公司绝大部分产品都已添加同步机功能： E2000、E800、AC10、EP66、EM30、细纱机、伺服 驱动器。 在测试过程中如果涉及到新机测试、改板、换霍尔等情 况时，均需要进行同步机测试。
旋转学习参数电机有转动，分三步完成：发电压、大电流、 旋转电机。前两步后学出电机参数D轴电感、Q轴电感、 定子电阻，第三步学习出感应电动势。
在电机有负载的情况下需要静止学习参数。
永磁同步电机参数学习
学习完成后，读取电机参数： F870（PMSM感应电动势1000r/min） F871（PMSM D轴电感） F872（PMSM Q轴电感） F873（PMSM定子电阻） 额定频率输出电压与F870参数的关系 额定频率输出电压=（额定频率/1000）*F870参数 F876（空载注入电流） （异步电机参数学习后，读取参数F806~F809）
永磁同步电机
永磁同步电机与异步机
永磁同步电机 交流异步机Байду номын сангаас
永磁同步电机基本原理
在电动机的定子绕组中通入三相电流，在通入电流后就会在电动机 的定子绕组中形成旋转磁场，由于在转子上安装了永磁体，永磁体 的磁极是固定的，根据磁极的同性相吸异性相斥的原理，在定子中 产生的旋转磁场会带动转子进行旋转，最终达到转子的旋转速度与 定子中产生的旋转磁极的转速相等
永磁同步电机相比交流异步电机优势
1、效率高、更加省电； 2、功率因数高，对电网影响小； 3、电机结构简单灵活； 4、可靠性高，故障率低； 5、体积小，重量轻； 6、起动力矩大、噪音小、温升低；
永磁同步变频调速功能应用
目前公司绝大部分产品都已添加同步机功能： E2000、E800、AC10、EP66、EM30、细纱机、伺服 驱动器。 在测试过程中如果涉及到新机测试、改板、换霍尔等情 况时，均需要进行同步机测试。
永磁同步电机工作原理 ppt课件
U1
H1 H2 H3
译 码 电 路
VF1
VF3
VF5
A B
C
VF4
VF6
VF2
全控桥两两通电电路原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
将三只霍尔集成电路 按相位差120度安装， 产生波形如图所示。
a)
H1
0
t
H20
H3 0
2
3
4
t t
VF1、VF2
导通时合成转矩
Tac
Ta Tc a) Tbc
转子
转子采用永磁体，目前主要以钕铁硼作
为永磁材料。 采用永磁体简化了电机的 结构，提高了可靠性，又没有转子铜耗， 提高电机的效率。
PMSM和BLDC电机的结构
PMSM按转子永磁体的结构可分为两种
（1）表面贴装式（SM-PMSM）
直交轴电感Ld和Lq相同 气隙较大，弱磁能力小， 扩速能力受到限制
r
3 电磁转矩： Te n p s is 2
PMSM和BLDC电机的工作原理
永磁同步电动机在 以表达如下： 标系中的数学模型可
定子电流： s s j s
3 Te n p s is 电磁转矩： s is 2
is is jis
g g
B
⊕
b
r
⊕C
⊙
X
PMSM和BLDC电机的结构
实物结构图
转子磁铁
定子绕组
霍尔传感器
PMSM和BLDC电机的结构
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。
H1 H2 H3
译 码 电 路
VF1
VF3
VF5
A B
C
VF4
VF6
VF2
全控桥两两通电电路原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
将三只霍尔集成电路 按相位差120度安装， 产生波形如图所示。
a)
H1
0
t
H20
H3 0
2
3
4
t t
VF1、VF2
导通时合成转矩
Tac
Ta Tc a) Tbc
转子
转子采用永磁体，目前主要以钕铁硼作
为永磁材料。 采用永磁体简化了电机的 结构，提高了可靠性，又没有转子铜耗， 提高电机的效率。
PMSM和BLDC电机的结构
PMSM按转子永磁体的结构可分为两种
（1）表面贴装式（SM-PMSM）
直交轴电感Ld和Lq相同 气隙较大，弱磁能力小， 扩速能力受到限制
r
3 电磁转矩： Te n p s is 2
PMSM和BLDC电机的工作原理
永磁同步电动机在 以表达如下： 标系中的数学模型可
定子电流： s s j s
3 Te n p s is 电磁转矩： s is 2
is is jis
g g
B
⊕
b
r
⊕C
⊙
X
PMSM和BLDC电机的结构
实物结构图
转子磁铁
定子绕组
霍尔传感器
PMSM和BLDC电机的结构
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。
永磁同步电机简介 ppt课件
永磁同步电机简介
武琦 2016/9/12
1
（1）永磁同步电机的发展现状 （2）永磁同步电机控制技术发展状况 （3）永磁同步电机控制系统的控制算法研究现 状综述 （4）永磁同步电机的热点问题研究 （5）永磁同步电机的发展趋势
2
1. 永磁同步电机的发展现状
永磁同步电机的概念
（1）永磁同步电机有高动态性能，高效率，轻量化等特点， 代表着21世纪电机驱动系统发展方向之一；
4
永磁同步电机的分类
转子磁铁
定子绕组
5
• PMSM按转子永磁体的结构可分为两种 （1）表面贴装式（SM-PMSM）
直交轴电感Ld和Lq相同 ，定子磁场和转子磁场 相互作用时不会产生磁 阻转矩。
6
（2）内埋式（IPMSM）
交直轴感:Lq>Ld 气隙较小，有较好 弱磁能力，易于实 现弱磁控制，比较 适合高速运行，但 是有磁阻转矩，增 加了转矩控制的复 杂度。
矢量控制系统原理结构图
10
（2）继矢量控制之后，1984年德国鲁尔大学的 Depen Brock 又提出了交流电动机的直接转 矩控制方法，其特点是直接采用空间电压矢量 ，直接在定子坐标系下计算并控制电机的转矩 和磁通。
直接转矩控制原理图
11
3. 永磁同步电机控制系统的控制算法研究现状综述
永磁同步电机是一个多变量，强耦合的非线性系统。实际 应用中电机的参数实时变化，且会受到外部干扰的影响，因此 很多的先进控制算法被应用到交流控制系统来解决上述问题。 （1）PI控制 优点：经典控制策略，方法简单，既能提高静态精度，又能改 善动态品质； 缺点：PI控制法属于线性的控制方法，适应负载能力差，抗干 扰能力差，控制性能不够稳定。 （2）滑模变结构控制 优点：不要求精确的数学模型，不受参数变化和外部扰动的影 响； 缺点：由于惯性，时间延迟等因素，存在抖振现象。
武琦 2016/9/12
1
（1）永磁同步电机的发展现状 （2）永磁同步电机控制技术发展状况 （3）永磁同步电机控制系统的控制算法研究现 状综述 （4）永磁同步电机的热点问题研究 （5）永磁同步电机的发展趋势
2
1. 永磁同步电机的发展现状
永磁同步电机的概念
（1）永磁同步电机有高动态性能，高效率，轻量化等特点， 代表着21世纪电机驱动系统发展方向之一；
4
永磁同步电机的分类
转子磁铁
定子绕组
5
• PMSM按转子永磁体的结构可分为两种 （1）表面贴装式（SM-PMSM）
直交轴电感Ld和Lq相同 ，定子磁场和转子磁场 相互作用时不会产生磁 阻转矩。
6
（2）内埋式（IPMSM）
交直轴感:Lq>Ld 气隙较小，有较好 弱磁能力，易于实 现弱磁控制，比较 适合高速运行，但 是有磁阻转矩，增 加了转矩控制的复 杂度。
矢量控制系统原理结构图
10
（2）继矢量控制之后，1984年德国鲁尔大学的 Depen Brock 又提出了交流电动机的直接转 矩控制方法，其特点是直接采用空间电压矢量 ，直接在定子坐标系下计算并控制电机的转矩 和磁通。
直接转矩控制原理图
11
3. 永磁同步电机控制系统的控制算法研究现状综述
永磁同步电机是一个多变量，强耦合的非线性系统。实际 应用中电机的参数实时变化，且会受到外部干扰的影响，因此 很多的先进控制算法被应用到交流控制系统来解决上述问题。 （1）PI控制 优点：经典控制策略，方法简单，既能提高静态精度，又能改 善动态品质； 缺点：PI控制法属于线性的控制方法，适应负载能力差，抗干 扰能力差，控制性能不够稳定。 （2）滑模变结构控制 优点：不要求精确的数学模型，不受参数变化和外部扰动的影 响； 缺点：由于惯性，时间延迟等因素，存在抖振现象。
永磁同步电动机说明书PPT课件
“弱磁”扩速。 径向式结构 切向式结构 混合式结构
2、内置径向式转子磁路结构
早期常用
3
4 N
1
S
应用较为广泛
2 1
3
N
4
S
SN
NS
SN
NS
S
S
N
N
(a)ห้องสมุดไป่ตู้
(b)
1—转轴 2—永磁体槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置径向式转子磁路结构
更大的永磁体空间 外转子结构
3
4
2
3
1
NN
4
S SN
S N
(c)
(d)
1—转轴 2—永磁体槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置混合式转子磁路结构
这类结构集中了径向式和切问式转子结构的优点， 但结构和制造工艺均较复杂，制造成本也比较高。图 (a)是由德国西门子公司发明的混合式转子磁路结构， 需采用非磁性转轴或采用隔磁铜套，主要应用于采用 剩磁密度较低的铁氧体永磁同步电动机。图(b)所示结 构近年来用得较多，也采用隔磁磁桥隔磁。这种结构 的径向部分永磁体磁化方向长度约是切向部分永磁体 磁化方向长度的一半。图(c)和(d)永磁体的径向部分与 切向部分的磁化方向长度相等，也采取隔磁磁桥隔磁。 但制造工艺却依次更复杂，转子冲片的机械强度也有 所下降。
1
3
N
N
4
S
S
2
1 N
S
3
N
4
S
S
S
N
N
S
S
N
N
(a)
(b)
1—转轴 2—空气隔磁槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置切向式转子磁路结构
2、内置径向式转子磁路结构
早期常用
3
4 N
1
S
应用较为广泛
2 1
3
N
4
S
SN
NS
SN
NS
S
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N
(a)ห้องสมุดไป่ตู้
(b)
1—转轴 2—永磁体槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置径向式转子磁路结构
更大的永磁体空间 外转子结构
3
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2
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NN
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S SN
S N
(c)
(d)
1—转轴 2—永磁体槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置混合式转子磁路结构
这类结构集中了径向式和切问式转子结构的优点， 但结构和制造工艺均较复杂，制造成本也比较高。图 (a)是由德国西门子公司发明的混合式转子磁路结构， 需采用非磁性转轴或采用隔磁铜套，主要应用于采用 剩磁密度较低的铁氧体永磁同步电动机。图(b)所示结 构近年来用得较多，也采用隔磁磁桥隔磁。这种结构 的径向部分永磁体磁化方向长度约是切向部分永磁体 磁化方向长度的一半。图(c)和(d)永磁体的径向部分与 切向部分的磁化方向长度相等，也采取隔磁磁桥隔磁。 但制造工艺却依次更复杂，转子冲片的机械强度也有 所下降。
1
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N
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1 N
S
3
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S
N
N
(a)
(b)
1—转轴 2—空气隔磁槽 3—永磁体 4—转子导条
2、内置切向式转子磁路结构
永磁同步电机介绍ppt课件
.
永磁同步电机的优点
一、同步电机的概念
1. 三相永磁同步电机转子由稀土永磁材料做成； 2. 永磁同步电机转子本身能产生固定方向的磁场； 3. 交流电定子旋转磁场“拖着”转子磁场（转子）转
动； 因此工作时转子的转速一定等于同步转速，也因此叫
做同步电机。
.
永磁同步电机的优点
二、同步电机的优点
1、效率高：
▪ 由于磁路系统的小型化，绕组亦趋小，从而减少了电机的铜 损和铁损，效率提高；
▪ 在转子上嵌人稀土永磁材料后，在正常工作时转子与定子磁 场同步运行，转子绕组无感生电流，不存在转子电阻和磁滞 损耗；
▪ 定子电流中无励磁电流分量，功率因数高，定子电流小，定 子侧铜损下降，提高了电机效率。
.
永磁同步电机的优点
.
电机使用的主要问题
三、电机选型
电机节能改造或新定制设备，电机选型应应避免上述问题：
1、选用高能效电机-一级能效或二级能效电机
淘汰三级（含）能效以下电机已逐步强制淘汰。 考虑到企业节能的需求和国家引导方向，应首选一级能效电机。
2、选择合理选择电机的功率
可先进行现场测试，取得测试报告后再选型。
3、合理的控制模式
二、同步电机的优点
2、功率因数高：
▪ 稀土永磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组呈现阻性负载，电 机的功率因数近于1；
▪ 减小了定子电流，进一步提高了电机的效率。 ▪ 同时功率因数的提高，提高了电网的品质因数，减少了输变电线路
的损耗，输变电容量也可降低，节省电网投资。
3、起动力矩大：
▪ 在需要大启动转矩的设备（如某倍捻机）中，可以用较小容量的稀 土永磁电机替代较大容量Y系列电机；
▪ 如用18.5kW 效能。
永磁同步电机的优点
一、同步电机的概念
1. 三相永磁同步电机转子由稀土永磁材料做成； 2. 永磁同步电机转子本身能产生固定方向的磁场； 3. 交流电定子旋转磁场“拖着”转子磁场（转子）转
动； 因此工作时转子的转速一定等于同步转速，也因此叫
做同步电机。
.
永磁同步电机的优点
二、同步电机的优点
1、效率高：
▪ 由于磁路系统的小型化，绕组亦趋小，从而减少了电机的铜 损和铁损，效率提高；
▪ 在转子上嵌人稀土永磁材料后，在正常工作时转子与定子磁 场同步运行，转子绕组无感生电流，不存在转子电阻和磁滞 损耗；
▪ 定子电流中无励磁电流分量，功率因数高，定子电流小，定 子侧铜损下降，提高了电机效率。
.
永磁同步电机的优点
.
电机使用的主要问题
三、电机选型
电机节能改造或新定制设备，电机选型应应避免上述问题：
1、选用高能效电机-一级能效或二级能效电机
淘汰三级（含）能效以下电机已逐步强制淘汰。 考虑到企业节能的需求和国家引导方向，应首选一级能效电机。
2、选择合理选择电机的功率
可先进行现场测试，取得测试报告后再选型。
3、合理的控制模式
二、同步电机的优点
2、功率因数高：
▪ 稀土永磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组呈现阻性负载，电 机的功率因数近于1；
▪ 减小了定子电流，进一步提高了电机的效率。 ▪ 同时功率因数的提高，提高了电网的品质因数，减少了输变电线路
的损耗，输变电容量也可降低，节省电网投资。
3、起动力矩大：
▪ 在需要大启动转矩的设备（如某倍捻机）中，可以用较小容量的稀 土永磁电机替代较大容量Y系列电机；
▪ 如用18.5kW 效能。
《永磁同步电动机》课件
面临的挑战与解决方案
成本问题
随着高性能永磁材料价格的上涨，永磁同步电动机的成本 也随之增加。解决方案包括采用替代性材料、优化设计等 降低成本。
控制精度问题
在某些高精度应用场景中，永磁同步电动机的控制精度仍 需提高。解决方案包括采用先进的控制算法和传感器技术 提高控制精度。
可靠性问题
在高温、高湿等恶劣环境下，永磁同步电动机的可靠性可 能会受到影响。解决方案包括加强散热设计、提高材料耐 久性等提高可靠性。
总结词
风力发电系统中应用永磁同步电动机，具有 高效、可靠、低噪音等优点。
详细描述
风力发电系统需要能够在风能不稳定的情况 下高效、可靠运行的电机，永磁同步电动机 能够满足这些要求。其高效、可靠、低噪音 的特性使得风力发电系统在能源利用效率和
可靠性方面具有显著优势。
THANKS
感谢观看
工作原理
永磁同步电动机通过控制器调节电机电流，使电机转子与定子磁场保持同步， 从而实现电机的运转。其工作原理基于磁场定向控制和矢量控制技术。
种类与特点
种类
永磁同步电动机根据结构可分为 表面贴装式、内置式和无铁心式 等类型。
特点
永磁同步电动机具有效率高、节 能效果好、运行稳定、维护方便 等优点，广泛应用于工业自动化 、新能源、电动汽车等领域。
05
CATALOGUE
永磁同步电动机的发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能化
随着技术的不断进步，永磁同步电动机的效率和性能不断提升， 能够满足更多高效率、高负载的应用需求。
智能化
随着物联网、传感器等技术的发展，永磁同步电动机的智能化水平 不断提高，可以实现远程监控、故障诊断等功能。
紧凑化
为了适应空间受限的应用场景，永磁同步电动机的尺寸和重量不断 减小，同时保持高性能。
永磁同步电机工作原理 ppt课件
3 Te pn f iq ( Ld Lq )id iq 2
PMSM和BLDC电机的工作原理
BLDC电机控制方式 （1）两两通电方式
每一瞬间有两个功率开关导通，每隔60度换相一次， 每次换相一个功率开关，每个功率开关导通120度电 角度。导通顺序为 VFVF 1 2、VFVF 2 3、VFVF 3 4、VFVF 4 5、VFVF 5 6、VFVF 6 1...
于是
2 0 i i A 3 i i 1 1 B 6 2
PMSM电机的FOC控制策略
轴和矢量 都以 （2）Park（2s/2r）变换 转速 旋转，分量 的长短不变。 轴与 轴 1 的夹角 随时间变化 q ( Fs )is i 两个交流电流 i、和两个 i iq 直流电流id、，产生同样 iq cos 的以同步转速1旋转的合 iq d id 成磁动势 Fs
PMSM和BLDC电机的结构
正弦波永磁同步电机 永磁体表面设计成抛物线，极弧大体为 120度 定子绕组为短距、分布绕组 定子由正弦波脉宽调制（SVPWM）的电压 型逆变其供电，三相电流为正弦或准正 弦波
PMSM和BLDC i 电机的工作原理
B us
sq
q
s
f r 为了简化和求解数学模型方程，运用坐标变换理论 ,通 isd 0 A
PMSM电机的FOC控制策略
cos 1 控制
控制交、直轴电流分量，保持 PMSM 的功率因数为 1 ， 在 cos 1条件下，电机的电磁转矩随电流的增加呈 现先增加后减小的趋势。 可以充分利用逆变器的容量。不足之处在于能够输出 的最大转矩较小。
PMSM和BLDC电机的工作原理
BLDC电机控制方式 （1）两两通电方式
每一瞬间有两个功率开关导通，每隔60度换相一次， 每次换相一个功率开关，每个功率开关导通120度电 角度。导通顺序为 VFVF 1 2、VFVF 2 3、VFVF 3 4、VFVF 4 5、VFVF 5 6、VFVF 6 1...
于是
2 0 i i A 3 i i 1 1 B 6 2
PMSM电机的FOC控制策略
轴和矢量 都以 （2）Park（2s/2r）变换 转速 旋转，分量 的长短不变。 轴与 轴 1 的夹角 随时间变化 q ( Fs )is i 两个交流电流 i、和两个 i iq 直流电流id、，产生同样 iq cos 的以同步转速1旋转的合 iq d id 成磁动势 Fs
PMSM和BLDC电机的结构
正弦波永磁同步电机 永磁体表面设计成抛物线，极弧大体为 120度 定子绕组为短距、分布绕组 定子由正弦波脉宽调制（SVPWM）的电压 型逆变其供电，三相电流为正弦或准正 弦波
PMSM和BLDC i 电机的工作原理
B us
sq
q
s
f r 为了简化和求解数学模型方程，运用坐标变换理论 ,通 isd 0 A
PMSM电机的FOC控制策略
cos 1 控制
控制交、直轴电流分量，保持 PMSM 的功率因数为 1 ， 在 cos 1条件下，电机的电磁转矩随电流的增加呈 现先增加后减小的趋势。 可以充分利用逆变器的容量。不足之处在于能够输出 的最大转矩较小。
《永磁同步电机》课件
《永磁同步电机》 PPT课件
contents
目录
• 永磁同步电机概述 • 永磁同步电机的设计与优化 • 永磁同步电机的控制技术 • 永磁同步电机的应用实例 • 永磁同步电机的挑战与展望
01
永磁同步电机概述
定义与工作原理
定义
永磁同步电机是一种利用永久磁体产 生磁场，通过控制器对电机电流的精 确控制实现电机转子和定子磁场同步 运行的电动机。
电动汽车驱动系统
01
电动汽车驱动系统是永磁同步电机的重要应用领域之
一。
02
永磁同步电机具有高效、可靠、低噪音等优点，能够
提高电动汽车的续航里程和性能。
03
在电动汽车驱动系统中，永磁同步电机可以作为主驱
电机，提供动力输出，实现车辆的加速和减速控制。
工业自动化设备
工业自动化设备是永磁同步电 机的另一个重要应用领域。
内运行。
噪声与振动分析
03
对电机运行过程中的噪声和振动进行测试和分析，以评估其运
行平稳性。
03
永磁同步电机的控制技 术
控制策略
PID控制
传统的控制方法，通过 比例、积分、微分三个
参数调整电机性能。
模糊控制
基于模糊逻辑的方法， 处理不确定性和非线性
问题。
神经网络控制
模仿人脑神经元网络， 处理复杂的模式和预测
02
永磁同步电机的设计与 优化
电机设计
磁路设计
根据电机性能要求，选择合适的磁路结构，如径 向、轴向或横向磁路。
绕组设计
根据电机尺寸和功率要求，设计绕组的匝数、线 径和绕组方式。
冷却系统设计
为确保电机长时间稳定运行，需设计有效的冷却 系统，如风冷或水冷。
contents
目录
• 永磁同步电机概述 • 永磁同步电机的设计与优化 • 永磁同步电机的控制技术 • 永磁同步电机的应用实例 • 永磁同步电机的挑战与展望
01
永磁同步电机概述
定义与工作原理
定义
永磁同步电机是一种利用永久磁体产 生磁场，通过控制器对电机电流的精 确控制实现电机转子和定子磁场同步 运行的电动机。
电动汽车驱动系统
01
电动汽车驱动系统是永磁同步电机的重要应用领域之
一。
02
永磁同步电机具有高效、可靠、低噪音等优点，能够
提高电动汽车的续航里程和性能。
03
在电动汽车驱动系统中，永磁同步电机可以作为主驱
电机，提供动力输出，实现车辆的加速和减速控制。
工业自动化设备
工业自动化设备是永磁同步电 机的另一个重要应用领域。
内运行。
噪声与振动分析
03
对电机运行过程中的噪声和振动进行测试和分析，以评估其运
行平稳性。
03
永磁同步电机的控制技 术
控制策略
PID控制
传统的控制方法，通过 比例、积分、微分三个
参数调整电机性能。
模糊控制
基于模糊逻辑的方法， 处理不确定性和非线性
问题。
神经网络控制
模仿人脑神经元网络， 处理复杂的模式和预测
02
永磁同步电机的设计与 优化
电机设计
磁路设计
根据电机性能要求，选择合适的磁路结构，如径 向、轴向或横向磁路。
绕组设计
根据电机尺寸和功率要求，设计绕组的匝数、线 径和绕组方式。
冷却系统设计
为确保电机长时间稳定运行，需设计有效的冷却 系统，如风冷或水冷。
永磁同步电机PPT课件
永磁同步电动机的转子磁路结构
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
2、内置式转子磁路结构
永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内 圆之间有铁磁物质制成的极靴，极靴中可以放置铸铝 笼或铜条笼，起阻尼或(和)起动作用，动、稳态性能 好，广泛用于要求有异步起动能力或动态性能高的永 磁同步电动机。内置式转子内的永磁体受到极靴的保 护，其转子磁路结构的不对称性所产生的磁阻转矩也 有助于提高电动机的过载能力和功率密度，而且易于
永磁同步电动机
主磁场方向不同：径向磁场式和轴向磁场式。
电枢绕组位置：内转子式（常规式）和外转 子式。
转子有无起动绕组：无起动绕组电动机（常 称为调速永磁同步电动机）和有起动绕组电 动机（常称为异步起动永磁同步电动机）。
供电电流波形：可分为矩形波永磁同步电动 机（简称为无刷直流电动机）和正弦波永磁 同步电动机（简称为永磁同步电动机）。
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
3、爪极式转子磁路结构
1—左法兰盘 2—圆环形永磁体 3—右法兰盘 4—非磁性转轴
3、爪极式转子磁路结构
左右法兰盘的爪数相同，且两者的爪极互相 错开，沿圆周均匀分布，永磁体轴向充磁，因 而左右法兰盎的爪极分别形成极性相异，相互 错开的永磁同步电动机的磁极。爪极式转子结 构永磁同步电动机的性能较低，又不具备异步 起动能力，但结构和工艺较为简单。
1、表面式转子磁路结构
插入式转子结构使用特点
这种结构可充分利用转子磁路的不对称性 所产生的磁阻转矩，提高电动机的功率密度， 动态性能较凸出式有所改善，制造工艺也较简 单，常被某些调速永磁同步电动机所采用。但 漏磁系数和制造成本都较凸出式大。
永磁同步电机工作原理及控制策略-PPT课件
内容提要
PMSM和BLDC电机的特点 PMSM和BLDC电机的应用范围 PMSM和BLDC电机的结构 PMSM和BLDC电机的工作原理 PMSM和BLDC电机的控制策略
PMSM电机的FOC控制策略
PMSM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。
1 1 1 i N3 2 2 i 3 3 N2 0 2 2
i A iB iC
PMSM电机的FOC控制策略
N3 考虑变换前后总功率不变，可得匝数比应为 N2 1 1 i A 1 i 2 2 可得 2 iB i 3 3 3 0 iC 2 2 1 1 1 2 2 2 坐标系变换矩阵： C3/ 2 3 3 3 0 2 2
U1
H1 H2 H3
译 码 电 路
VF1
VF3
VF5
A B
C
VF4
VF6
VF2
全控桥两两通电电路原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
将三只霍尔集成电路 按相位差120度安装， 产生波形如图所示。
a)
H1
0
t
H20
H3 0
2
3
4
t t
VF1、VF2
导通时合成转矩
Tac
Ta Tc a) Tbc
PMSM和BLDC电机的特点 PMSM和BLDC电机的应用范围 PMSM和BLDC电机的结构 PMSM和BLDC电机的工作原理 PMSM和BLDC电机的控制策略
PMSM电机的FOC控制策略
PMSM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。
1 1 1 i N3 2 2 i 3 3 N2 0 2 2
i A iB iC
PMSM电机的FOC控制策略
N3 考虑变换前后总功率不变，可得匝数比应为 N2 1 1 i A 1 i 2 2 可得 2 iB i 3 3 3 0 iC 2 2 1 1 1 2 2 2 坐标系变换矩阵： C3/ 2 3 3 3 0 2 2
U1
H1 H2 H3
译 码 电 路
VF1
VF3
VF5
A B
C
VF4
VF6
VF2
全控桥两两通电电路原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
将三只霍尔集成电路 按相位差120度安装， 产生波形如图所示。
a)
H1
0
t
H20
H3 0
2
3
4
t t
VF1、VF2
导通时合成转矩
Tac
Ta Tc a) Tbc