第六章永磁同步电机控制技术 PPT

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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。

第六章同步电机1PPT课件

E E 0 E a d E a q E E E U I R a
Ead jIdXad Eaq jIqXaq E jIX
E 0 U IR a E a d E a q E
E 0 U I R a jI d X a d + jI q X a q + jI X
I=Id +Iq E 0U IR ajIdX d+ jIqX q
6.2 同步电机的运行原理
6.2.1 同步发电机的空载运行
空载运行时，电机内的磁场仅由励磁电流建立，分为主磁通和漏磁通。
主磁通：与定、转子同时铰链的基波磁通漏磁通：仅与励磁绕组铰链以及主磁通的谐波分量
E04.44fN kN 1 0
返回
同步发电机空载运行的时——空矢量图
时间矢量和空间矢量
6.2.4 凸极同步发电机的负载运行
1、凸极同步发电机电枢反应的特点
双反应理论：当电枢磁动势作用在交、直轴间的任意位置时，可以将其分解为交轴分量和直轴分量，分别求出交、直轴电枢反应，最后再把它们的效果叠加起来。
Fad Fa sin Faq Fa cos
2、不考虑饱和凸极同步发电机负载运行
把时间矢量图和空间矢量图画在一起，如果各相时间矢量的时间轴都取在各自的相轴线上，这样相电流矢量和三相合成磁动势基波矢量就重合了。
6.2.2 同步发电机的电枢反应
当发电机带上负载运行，定子绕组中出现电流，该电流产生旋转磁动势，影响励磁磁场，称之为电枢反应。
气隙磁场有励磁磁场和电枢磁场共同建立，并且两个磁场均以同步速旋转，在空间上相对静止，在同步电机中，无论是励磁磁场或电枢磁场都是指基波磁场
同步电机有旋转电枢式和旋转磁极式两种，主要以旋转磁极式为主

永磁同步电机工作原理及其控制策略PPT幻灯片课件

交通运输电动自行车、电动汽车、混合动力车、城轨车辆、机车牵引
家用电器冰箱、空调等（单位体积功率密度高、体积小）
5
PMSM和BLDC电机的结构
模拟结构图
A⊕
Z⊙ b
g
⊕
r
B
⊙Y
r g
b
⊕C
⊙X
6
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
7
PMSM和BLDC电机的结构
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 VF1VF2、VF2VF3、VF3VF4、VF4VF5、VF5VF6、VF6VF1...
U1
VF1
VF3
VF5
H1
译
A
码
H2
电
B
H3
路
VF4
VF6
VF2
C
全控桥两两通电电路原理图
18
PMSM和BLDC电机的工作原理
将三只霍尔集成电路 H1
无刷直流电机永磁体的弧极为180度，永磁体产生的气
隙磁场呈梯形波分布，线圈内感应电动势亦是交流梯形波
定子绕组为Y或联结三相整距绕组
由于气隙较大，故电枢反应很小
12
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
2)不计电动机中的涡流和磁滞损耗；
3)转子无阻尼绕组。
永磁同步电动机在三相定子参考坐标系中的数学
模型可以表达如下：
定子电压：
us

Rsis

d s
dt

第六章永磁同步电机控制技术 ppt课件

利用电压误差校正d轴电流指令；
构造q轴电流的校正规律。
68
弱磁控制
• 双电流环法
➢沿用非弱磁区的控制结构
➢根据转速和转矩确定电流分配方案
➢电流环PI的改进
电流调节器极易饱和；弱磁区电流动态响应慢；常偏离最优点运行。
69
弱磁控制
• 现有几种弱磁控制方案
➢双电流环法 ➢单电流环法 ➢电压相位法
直流电压 PWM调制方式
dq电流分配方式永磁体磁链
57
弱磁控制
• 弱磁转折速度
➢弱磁点的判定
公式计算法空载转折速度电流跟踪误差判定法输出电压判定法
58
弱磁控制
• PMSM的运行范围
➢OA：MTPA运行区
转矩逐渐增大最大转矩点
59
弱磁控制
• PMSM的运行范围
➢AB：弱磁 I 区
17
数学模型
• 坐标系与坐标变换 • 不同坐标系下电机方程 • 模型框图 • 小结
18
数学模型
• 静止与旋转坐标系
➢三相静止坐标系(abc) ➢两相静止坐标系(ab0) ➢两相旋转坐标系(dq0)
同一空间矢量在不同坐标系下的投影 19
• 坐标变换
➢abc→ ab0
数学模型
➢ab → dq0
20
双电流环法单电流环法电压相位法电压幅值不能调节只有相位一个控制量电压幅值不能调节只有相位一个控制量直接给定q轴电压通过d轴电流进行调速70原理分析小信号模型q轴电压固定利用了高速区的强耦合性71运行点f点固定运行在由ef确定的直线上e点随速度升高向c点靠近给定速度和转矩下运行点s2偏离最优点s1带载能力下降72运行过程沿ef直线迅速由s1点运行到s2点同一转速不同负载同一负载不同转速由s1点运行到s2点接近最优运行点增加带载能力双电流环法单电流环法电压相位法电压幅值不能调节只有相位一个控制量电压幅值不能调节只有相位一个控制量电压幅值固定调节电压相位电压相位与转矩间为强非线性关系控制器不易设计电压相位法双电流环单电流环是否最优运行实际有偏差有偏差动态响应简单实现难度复杂较慢较简单弱磁区发生过流等保护不能采用封锁驱动脉冲的方式电机端三相短路保护逆变器电机端加装接触器q轴电流为0d轴电流维持弱磁惰行时接触器断开效率低无需切换效率高进出惰行区需特殊控制弱磁区运行在电压极限上较优几种弱磁方法各有特点静止坐标系下电机方程电压方程磁链方程定子磁链估计转子磁链估计转子角度估计纯积分的改进简单直接动态响应快估计精度依赖于参数准确性不适用于低速qsdsqsdscossindsqsdsqsqsdsqsdsqsdsqsdsqsds原方程原方程观测器观测器87状态观测器框图引入闭环校正环节参数鲁棒性高观测器收敛性问题不适用于低速电机凸极效应电感随转子位置角度而变化注入高频电压信号后电流中包含位置信息90电机凸极效应电机静止在0位置时注入高频电压的电流响应91电机凸极效应电机旋转时注入高频电压的电流响应基波电压与反电势作用产生基波电流高频电压产生含有位置信息的高频电流92高频信号注入法流程框图电流电流基波分量基波分量高频分量高频分量高频正序分量高频正序分量高频负序分量高频负序分量转子位置转子位置信息信息93高频信号注入法实验结果实测角度与观测角度实测角度与观测角度电流波形电流波形观测器法与高频信号注入法需结合使用高频信号注入法适用于低速观测器法适用于中高速需要电机具有较强的凸极效应信号处理复杂计算量大参数鲁棒性强适用于低速电机中速运行电机定子无电流惰行后重新投入运行基本流程初始状态

永磁同步电机的模型和方法ppt课件

标系上表示出来。将α 、 β 、o坐标放在定子上， α 轴与A相轴
线重合， β轴超前α 轴90度，在α 、 β 、o坐标系中的电压电流，
可以直接从A 、B、C三相坐标系中的电压电流通过简单的线性
变换可以得到。一个旋转矢量从A 、B、C三相定子坐标系变换
到α 、 β 、o坐标系成为3/2变换，有
• 经过变换后得到α 、 β 、o坐标系的电压方
围。
• 力矩平衡方程式为：
• − =

+
• 从上述分析可以看出在d 、q、0坐标系下的
数学模型简单的多，方便控制
• 根据电机的数学模型，可以将永磁同步电
机简化为如图所示的d，q轴模型。永磁同
步电机的转矩方程表示发电机的电磁转矩
可以通过控制定子电流的d，q轴分量进行
控制。
程为：
• α 、 β 、o坐标系的磁链方程为：
• 其中：Ld、Lq分别是同步电机直轴交轴电感；
为永磁极产生的与定子绕组交链的磁链
在α 、 β 、o坐标系中，经过线性变换使A 、
B、C三相坐标系中的电机数学模型方程得到一定
简化。针对内永磁同步电机，因为转子的直、交
轴的不对称而具有凸极效应，因此在α 、 β 、o
永磁同步发电机控制策略
• 永磁同步发电机常用的矢量控制策略有：
（1）isd=0 控制；
• （2）最大转矩电流比控制：
• （3）单位功率因数控制；
• （4）最小损耗控制等。
• 每种控制策略都有其优缺点，于是针对永
磁同步电机不同控制目标下的矢量控制策
略进行比较分析。
• 2.1 id=0电流控制
• id=0的控制称为磁场定向控制，这种控制

《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。

《同步电机励磁控制》课件

功率整流器
将交流电源转换为直流电源，为同步电机提供励磁电流。
同步电机励磁控制的软件实现
控制算法
根据电机运行状态和输入信号，通过控制算法计算出励磁电流的调节量，实现对同步电机励磁电流的精确控制。
数字信号处理器（DSP）
利用高速运算能力，实现对控制算法的实时处理和输出控制信号。
人机界面
提供操作界面，方便用户对同步电机励磁控制系统的参数进行设置和监控。
反馈元件检测同步电机转子励磁电流和电压，并将其反馈到励磁调节器，以实现闭环控制。
同步电机励磁控制系统的分类
按控制方式分类
可以分为模拟式和数字式两种类型。模拟式励磁控制系统采用模拟电路实现控制，而数字式励磁控制系统采用数字信号处理器（DSP）或可编程控制器（ PLC）实现控制。
按调节器主电路形式分类
在风力发电系统中的应用
提高风能利用率
励磁控制能够调节风力发电机的无功功率输出，从而提高风能的
利用率。
减小谐波影响
励磁控制能够减小风力发电机产生的谐波电流，提高电能质量。
增强并网能力
通过励磁控制，可以增强风力发电机的并网能力，提高风电场的运行稳定性。
在船舶推进系统中的应用
提高推进效率
励磁控制能够调节船舶推进电机的功率输出，从而提高推进效率
模糊控制
将模糊逻辑应用于励磁控制，处理不确定性和非线性问题。
智能传感器与执行器的应用
智能传感器
采用高精度、高可靠性的传感器，实时监测励磁电流和电压，提高控制精度。
智能执行器
采用电力电子技术和微处理器，实现快速、准确的励磁电流调节。
网络化与分布式励磁控制
网络化控制
通过工业以太网或现场总线技术，实现多台电机之间的信息共享和协同控制。

永磁同步电动机教材ppt课件

• 与异步电机不同，同步电机不能采用调理转差的方法，只能调频调速。根据对频率进展控制的不同方法，同步电机变频调速
系统可以分为它控式和自控式。当同步电
机定子电压频率由一个外部频率控制安装进展控制时，称为他控方式。当同步电机
定子电压频率由其轴上位置传感器发出的脉冲来控制变频安装的触发脉冲时，称为自控方式。
2. 由永磁体来产生磁场由于永磁资料的固有特性，它经过预先磁化[充磁]
以后，不再需求外加能量就能在其周围空间建立磁场。
• 与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有构造简单，运转可靠；体积小，质量轻；损耗少，效率高；电机的外形和尺寸可以灵敏多样等显著优点。因此运用范围极为广泛，几乎普及航空航天、国防、工农业消费和日常生活的各个领域。
在变频技术日新月异地开展的同时，交流电动机控制技术获得了突破性进展。
1.2 感应电动机调速的根本方法
n 6 0 f1 (1 s)/P n n 0 (1 s)
• 感应电动机的调速方法分为变频调速、变极对数调速和调转差率调速三种。
• 详细的说常见的根本种类有：①降电压调速； ②电磁转差离合器调速；③绕线转子感应电机转子回路串电阻调速；④绕线转子感应电机串级调速；⑤变极对数调速；⑥变压变频调速等。
永磁资料
永磁电机的性能、设计制造特点和运用范围都与永磁资料的性能亲密相关。永磁资料种类众多，性能差别很大。因此，在研讨永磁电机之前，首先从设计制造电机的需求出发，了解电机中最常用的三种主要永磁资料〔铁氧体、铝镍钴、钕铁硼〕的根本性能，包括磁性能、物理性能，选用时的本卷须知。
永磁体的磁稳定性
• U 1 f1 常值。此时采用带低频定子电阻压降补偿的恒电压频率比控制，其电压、频率关系如图中曲线所示。假设电动机在不同转速下都有额定电流，那么电机能在温升允许的情况下长期运转，这时转矩根本上随磁通变化。由于维持了气隙磁通恒定，电机将作恒转矩运转。

永磁同步电机工作原理及控制策略PPT文档共56页

1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。 ——刘向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好的教师是幸福，不如说好的教师是不幸。 ——海贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦。——杰纳勒尔·乔治·S·巴顿
永磁同步电机工作原理及控制策略
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新来燕，双双入我庐
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、陶渊明（约 365年 —427年），字元亮，（又一说名潜，字渊明）号五柳先生，私谥“靖节”，东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散
谢谢！
文家。汉族，东晋浔阳柴桑人（今江西九江）。曾做过几年小官，后辞官回家，从此隐居，田园生活是陶渊明诗的主要题材，相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。