无刷直流电机与永磁同步电机的运行控制比较
无刷直流电机与开关磁阻电机进行比较有哪些不同点？
无刷直流电机与开关磁阻电机进行比较有哪些不同点？
无刷直流电机与开关磁阻电机进行比较，他们主要有以下几点不同：
1．无刷直流电机转子上嵌有高性能永磁材料，产生用于电机做工的主磁场，电机运转时不用从电网中吸收电能励磁，而开关磁阻电机转子上没有永磁体，电机需要从电网中吸收电能励磁，产生主磁场，造成能量消耗，因而无刷直流电机节能效果好。
2．无刷直流电机定子采用多槽结构，转子磁场与转子磁场几乎同步运转，电机运转平稳性好，震动小；开关磁阻电机定转子均开有少数的齿槽，电机转动时齿槽效应较大，电机震动较大、噪声大。
3．无刷直流电机永磁转子磁场强度高，在电机启动时很小的电流就能长生足够大的转矩，这是其它任何形式的电机所不能比拟的；开关磁阻电机的转矩来自于磁阻效应，起动转矩远不如无刷直流电机大。
4．因无刷直流电机转子上具有超强的磁场，在需要能量反馈的场合，如车辆新型刹车和下坡滑行时，该电动机马上变为发电机给电瓶充电，而不需要任何励磁电流，反馈性能优良；开关磁阻电机转子上既无磁钢又无可加励磁电流的线圈，只能靠磁阻效应发电，反馈性能很差。
5．开关磁阻电机转子既没有任何线圈或磁钢，电机本身的可靠性较高，电机成本较低。
综上所述无刷直流电机与开关磁阻电机相比具有以下特点：
☆电机转速平稳、振动小，增加系统可靠性。
☆系统效率提高20%以上，能使电网品质因数极大提高。
☆启动转矩大、启动电流小。
☆制动性能好，制动电流小。
☆回馈性能好，回馈线路简单。
☆成本较高、本身可靠性稍低。
BLDC永磁电机及其控制原理
BLDC永磁电机及其控制原理BLDC（Brushless DC）永磁电机是一种无刷直流电机，也被称为无刷永磁同步电机（PMSM）。
相比传统的有刷直流电机，BLDC永磁电机具有更高的效率、更低的噪音和更长的寿命。
它广泛应用于电动车、航空航天、工业自动化等领域。
BLDC永磁电机的控制原理是通过对电机的三相电流进行控制来达到转速和转矩的调节。
在BLDC电机中，转子上有若干个磁极，而定子上有三个相位相差120度的绕组。
当电流通过绕组时，会产生旋转磁场，而与磁场同步旋转的转子也会跟随旋转。
根据BLDC电机的永磁特性，当电流通入发磁绕组时，转子磁极与定子绕组之间会产生磁力吸引或排斥的作用，从而产生转矩。
BLDC永磁电机的控制可以分为传感器反馈控制和无传感器反馈控制两种方式。
传感器反馈控制通常使用霍尔传感器或编码器等装置来检测转子位置和速度，并将反馈信号送回电机控制器，通过控制器来调整电机相位和电流。
这种方式可以实现高精度的转速和转矩控制，但需要额外的传感器装置，增加了成本和复杂度。
而无传感器反馈控制则是通过估算转子位置和速度来实现控制。
无传感器反馈控制算法通常使用反电动势（Back EMF）估算转子位置和速度。
反电动势是由于转子磁极与定子绕组之间的磁感应产生的电势，它与转速成正比。
通过测量电机相电流和反电动势，可以估算出转子位置和速度，并通过控制器来调整电机相位和电流。
这种方式不需要额外的传感器装置，减少了成本和复杂度，但精度较传感器反馈控制略低。
在BLDC永磁电机的控制中，还需要考虑到换相问题。
换相是指在相位旋转时切换绕组的通电顺序，以保持转子与磁场的同步。
传统的换相方式是基于霍尔传感器或编码器等装置来获取转子位置，然后通过控制器来调整相位。
而在无传感器反馈控制中，需要使用特定的换相算法来估算转子位置，并实现正确的换相。
常见的换相算法有霍尔换相法、反电动势换相法和电角度法等。
总之，BLDC永磁电机的控制原理是通过对电机的三相电流进行控制来实现转速和转矩的调节。
电机驱动系统(完整)
八、开关磁阻电机控制系统
1. 开关磁阻电机结构
定、转子为结构双凸结构。 定、转子齿满足错位原理， 即错开1/m转子齿距。 通电一周，转过一个转子齿。 需要转子位置传感器。
6/4极的开关磁阻电动机
2. 开关磁阻电动机工作原理
靠磁通收缩产生转矩
转矩：
开关磁阻电机的 转矩瞬时值正比于 电流的平方， 也正比于电感对转 子位置角的变化率。
+
+C
-C
PWM 输入
电动“1” 回馈制动“ 0”
驱动信号 输出
6. 无刷直流电机及其控制系统的优缺点
优点： 1. 具有直流电机的控制特性。 2. 控制相对简单。 3. 电机效率高，体积小。
缺点： 1. 由于永磁材料贵，电机价格较贵。 2. 过热容易导致永久性失磁。 3. 弱磁运行较困难。 4. 需要转子位置传感器。
功率变换器主电路
交流电机电枢绕组
六、无刷直流电机控制系统
1. 系统构成
三相功率 变换器
控制电路 控制器
永磁 同步电机
转子位置 传感器
自控式永磁 同步电机
2.无刷直流电机与永磁同步电机差别
B0(e0)
永磁同步电机
0
无刷直流电机
2π ωt
一对极下不同的气隙磁密分布图
3.无刷直流电机工作原理
有6个定子空间磁势。
A iA
根据转子位置传感器检
测到的转子位置和要求
FBA
FCA
转向来决定产生哪一个
X
磁势。
产生的平均转矩最大。 FBC
S
Z
iC
C
FAC
F0
N
FCB
Y
iB
直流无刷电机与永磁同步电机区别
通常说的交流永磁同步伺服电机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。
永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制方式。
两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。
最后明确一个概念，无刷直流电机的所谓“直流变频”实质上是通过逆变器进行的交流变频，从电机理论上讲，无刷直流电机与交流永磁同步伺服电机相似，应该归类为交流永磁同步伺服电机；但习惯上被归类为直流电机，因为从其控制和驱动电源以及控制对象的角度看，称之为“无刷直流电机”也算是合适的。
无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢，经过磁路设计，可以获得梯形波的气隙磁密，定子绕组多采用集中整距绕组，因此感应反电动势也是梯形波的。
无刷直流电机的控制需要位置信息反馈，必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术，构成自控式的调速系统。
控制时各相电流也尽量控制成方波，逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM的方法进行控制即可。
本质上，无刷直流电动机也是一种永磁同步电动机，调速实际也属于变压变频调速范畴。
通常说的永磁同步电动机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。
永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制策略。
两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。
最后纠正一个概念，“直流变频”实际上是交流变频，只不过控制对象通常称之为“无刷直流电机”。
仅对电机结构而言，二者确实相差不大，个人认为二者的区别主要在于：1 概念上的区别。
无刷直流电机指的是一个系统，准确地说应该叫“无刷直流电机系统”，它强调的是电机和控制器的一体化设计，是一个整体，相互的依存度非常高，电机和控制器不能独立地存在并独立工作，考核的也是他们整体的技术性能。
maxwell软件- 调速永磁同步电机
13调速永磁同步电机在用户已经掌握RMxprt 基本使用的前提下，我们将一些过程简化，以便介绍一些更高级的使用。
有关RMxprt 的详细介绍请参考第一部分的章节。
13.1基本原理调速永磁同步电机的转子转速是通过调节输入电压的频率来控制的。
与标准的直流无刷电机不同，这种电机不需要位置传感器。
永磁同步电机的转子上安装永磁体（有内转子与外转子之分），定子上嵌有多相电枢绕组，其极数与转子相同。
永磁同步电机既可用作发电机，也可用作电动机。
当电机工作在电动状态时，定子多相绕组可由正弦交流电源供电或由直流电源经DC/AC 变换来供电。
当电机工作在发电状态时，定子多相绕组为负载提供交流电源。
13.1.1 定子绕组正弦交流电源供电永磁同步电机分析方法与三相凸极同步电机相同，电机既可工作在发电状态也可工作在电动状态，通常采用频域矢量图来分析电机的特性。
电机发电状态矢量图如图13.1a ，电机电动状态矢量图如图13.1b 。
发电机b. 电动机图13.1 同步电机相量图图13.1中，R 1、X d 、X q 分别为定子电枢的电阻、d 轴同步电抗和q 轴同步电抗。
aq1q ad 1d X X X X X X +=+=(13.1)上式中，X 1为电枢绕组漏电抗，X ad 和X aq 分别为d 轴电枢反应电抗和q 轴电枢反应电抗。
以输入电压U 为参考矢量， I 滞后U 的角度为φ， 称φ为功率因数角， 则电流矢量为：ϕ-∠=I I(13.2)令I 滞后E 0的角度为ψ。
则可得d 轴和q 轴的电流为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=ψψcos sin I I I q d I (13.3)所以：qd 1I I -=tan ψ (13.4)13.1.1.1 发电机模型在图13.1a ，OM 所代表的矢量可表示为：)j j (aq 11X X R OM +++=I U (13.5)OM 所代表的矢量可用来确定E 0的位置。
令U 滞后E 0的角度为θ，对于发电机称θ为功角，则角度ψ为θϕψ+=(13.6)对于给定的功角θ，我们有；⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-θθsin cos U U E I I X R R X 0q d q 11d (13.7)求得I d 和I q 为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡θθθθsin )cos (sin )cos (U X U E R U R U E X X X R 1I I d 0110q qd 21q d(17.8)功率角φ：θψϕ-=(13.9)输出电功率：ϕcos UI 3P 2=(13.10)输入机械功率：)(Fe Cua fw 21P P P P P +++= (13.11)式中P fw 、P Cua 、P Fe 分别为风摩损耗、电枢铜损和铁心损耗输入机械转矩：ω11P T =(13.12)ω为同步角速度rad/s13.1.1.2 电动机模型在图13.1， OM 所代表的矢量可表示为：)j j (aq 11X X R OM ++-=I U (13.5’)OM 所代表的矢量可用来确定E 0的位置。
直流无刷电机与永磁同步电机的比较
直流无刷电机BLDCM与永磁同步电机PMSM的比较直流无刷电机BLDCMBrushless Direct Current Motor永磁同步电机(交流无刷电机) PMSM(BLACM)Permanent Magnet Synchronous Motor (Brushless Alternating Current Motor)1 PMSM和BLDCM相同点和不同点1.1 PMSM和BLDCM的相似之处两者其实都是交流电机，起源不同但从结构上看，两者非常相似。
PMSM起源于饶线式同步电机，它用永磁体代替了绕线式同步电机的激磁绕组，它的一个显著特点是反电势波形是正弦波，与感应电机非常相似。
在转子上有永磁体，定子上有三相绕组。
BLDCM起源于永磁直流电机，它将永磁直流电机结构进行“里外翻”，取消了换相器和电刷，依靠电子换相电路进行换相。
转子上有永磁体，定子上有三相绕组。
1.2 PMSM和BLDCM的不同之处反电势不同，PMSM具有正弦波反电势，而BLDCM具有梯形波反电势。
定子绕组分布不同，PMSM采用短距分布绕组，有时也采用分数槽或正弦绕组，以进一步减小纹波转矩。
而BLDCM采用整距集中绕组。
运行电流不同，为产生恒定电磁转矩，PMSM需要正弦波定子电流；BLDCM需要矩形波电流。
PMSM和BLDCM反电势和定子电流波形如图1所示。
永磁体形状不同，PMSM永磁体形状呈抛物线形，在气隙中产生的磁密尽量呈正弦波分布；BLDCM永磁体形状呈瓦片形，在气隙中产生的磁密呈梯形波分布。
运行方式不同，PMSM采用三相同时工作，每相电流相差120°电角度，要求有位置传感器。
BLDCM采用绕组两两导通，每相导通120°电角度，每60°电角度换相，只需要换相点位置检测。
正是这些不同之处，使得在对PMSM和BLDCM的控制方法、控制策略和控制电路上有很大差别。
2 PMSM和BLDCM特性分析2.1按照空间应用中最关心的特性：功率密度、转矩惯量比、齿槽转矩和转矩波动、反馈元件、逆变器容量等特性对PMSM和BLDCM进行对比分析。
无刷电机及其控制方案MCU讲解
无刷电机及其控制方案MCU讲解一、电机（马达）分类1.DC电机2.AC电机有刷电机是传统产品，在性能上比较稳定，缺点是换向器和电刷接触，使用寿命很短需要定期维护及更新。
相比之下，无刷DC电机由电机主体和驱动器组成，以自控式方式运行，无论是电机使用寿命、还是性能效率方面，都比有刷电机要好。
从电流驱动角度来看，无刷直流电机可分为正弦波驱动和方波驱动。
通常，以方波驱动的电机称为无刷直流电机（BLDC），正弦波驱动的电机则为永磁同步电机（PMSM）。
无刷直流电机，跟永磁同步电机，基本结构相似，主要区别在于控制器电流的驱动方式不同。
二、无刷直流电机（BLDC）讲解BLDC电机中的“BL”意为“无刷”，就是DC电机（有刷电机）中的“电刷”没有了。
电刷在DC电机（有刷电机）里扮演的角色是通过换向器向转子里的线圈通电。
那么没有电刷的BLDC电机是如何向转子里的线圈通电的呢？原来BLDC电动机电机采用永磁体来做转子，转子里是没有线圈的。
由于转子里没有线圈，所以不需要用于通电的换向器和电刷。
取而代之的是作为定子的线圈。
BLDC电机的运转示意图。
BLDC电机将永磁体作为转子。
由于无需向转子通电，因此不需要电刷和换向器。
从外部对通向线圈的电进行控制。
DC电机（有刷电机）中被固定的永磁体所制造出的磁场是不会动的，通过控制线圈（转子）在其内部产生的磁场来旋转。
要通过改变电压来改变旋转数。
BLDC电机的转子是永磁体，通过改变周围的线圈所产生的磁场的方向使转子旋转。
通过控制通向线圈的电流方向和大小来控制转子的旋转。
三、无刷直流电机（BLDC）优势直流电机都可以设计成有刷、或者是无刷电机，但无刷直流电机（BLDC）通常是大多数应用的首选。
不像同步电机那样，无刷电机不需要另外加载启动绕组，同时也不会出现负载突变时产生振荡和失步。
BLDC使用电子换向器替代碳刷，更可靠、更安静，运行效率更高，使用功耗也会随之减少，产品寿命也会更长，从长期使用性价比来讲，选择无刷直流（BLDC）使用都是不二的选择。
无刷直流电机与永磁同步电机的比较研究_张勇
。对于 BLD-
CM 和 PMSM 的无位置传感器控制方法，基于反电动 势过 零 检 测 的 方 法 只 适 用 于 BLDCM， 不 适 用 于 PMSM。其余均适用于 PMSM 和 BLDCM 的无位置传 感器控制法有电感法、基于观测器法、 人工智能法、 磁链法等
［89 ］
2
结构比较
BLDCM 和 PMSM 的基本结构相似。以三相全桥
Comparison Study of Brushless DC Motors and Permanent Magnet Synchronous Motors
ZHANG Yong，CHENG Xiaohua （ School of Electric Power，South China University of Technology，Guangzhou 510460 ，China） Abstract： Brushless DC motor and permanent magnet synchronous motor has many similarities， but there are also some differences between them． The define methods of the brushless DC motor with permanent magnet synchronous motor was analyzed in the paper， the structures between them was compared， The operational performance indicators such as the speed range， starting performance， torque ripple， energy consumption and efficiency，the maximum transmission power capability of the motor， parameter sensitivity of brushless DC motor and permanent magnet synchronous motors were compared，and detailed theoretical explanation or proof was given． Based on the above comparison， the similarities and differences between the two was understood，meaningful guidance was given in the actual selection of the motor case． Key words： brushless DC motor； permanent magnet synchronous motor； structure； operating performance 造成知其然不知其所以然的局面。 为此， 本文立足 前人研究的科研成果，对 BLDCM 和 PMSM 做了一个 系统的理论比较，为同行的学习、 研究起指导作用， 为各生产企业选用电机提供一定参考价值 。
无刷直流电动机与永磁同步电动机的结构和性能比较
无刷直流电动机与永磁同步电动机的结构和性能比较1.在电动机结构与设计方面这两种电动机的基本结构相同，有永磁转子和与交流电动机类似的定子结构。
但永磁同步电动机要求有一个正弦的反电动势波形，所以在设计上有不同的考虑。
它的转子设计努力获得正弦的气隙磁通密度分布波形。
而无刷直流电机需要有梯形反电动势波，所以转子通常按等气隙磁通密度设计。
绕组设计方面进行同样目的的配合。
此外，BLDC控制希望有一个低电感的绕组，减低负载时引起的转速下降，所以通常采用磁片表贴式转子结构。
内置式永磁（IPM）转子电动机不太适合无刷直流电动机控制，因为它的电感偏高。
IPM结构常常用于永磁同步电动机，和表面安装转子结构相比，可使电动机增加约15%的转矩。
2.转矩波动两种电动机性能最引人关注的是在转矩平稳性上的差异。
运行时的转矩波动由许多不同因素造成，首先是齿槽转矩的存在。
已研究出多种卓有成效的齿槽转矩最小化设计措施。
例如定子斜槽或转子磁极斜极可使齿槽转矩降低到额定转矩的1%～2%以下。
原则上，永磁同步电动机和无刷直流电动机的齿槽转矩没有太大区别。
其他原因的转矩波动本质上是独立于齿槽转矩的，没有齿槽转矩时也可能存在。
如前所述，由于永磁同步电动机和无刷直流电动机相电流波形的不同，为了产生恒定转矩，永磁同步电动机需要正弦波电流，而无刷直流电动机需要矩形波电流。
但是，永磁同步电动机需要的正弦波电流是可能实现的，而无刷直流电动机需要的矩形波电流是难以做到的。
因为无刷直流电动机绕组存在一定的电感，它妨碍了电流的快速变化。
无刷直流电动机的实际电流上升需要经历一段时间，电流从其最大值回到零也需要一定的时间。
因此，在绕组换相过程中，输入到无刷直流电动机的相电流是接近梯形的而不是矩形的。
每相反电动势梯形波平顶部分的宽度很难达到120°。
正是这种偏离导致无刷直流电机存在换相转矩波动。
在永磁同步电动机中驱动器换相转矩波动几乎是没有的，它的转矩纹波主要是电流纹波造成的。
永磁同步电机的矢量控制原理
永磁同步电机的矢量控制原理
交流永磁同步电机采用的是正弦波供电方式，它可以消除方波电流突变带来的转矩脉动，其运行稳，动，静态特性好，但控制也比无刷直流电机复杂，需要采用矢量控制技术。
正弦波和方波的区别在于正弦波电流的瞬时值随相位变化。
交流永磁同步电动机的理
想状态是使定子绕组的电流在转子磁场强度最大的位置达到最大，从而使电动机在相同的
输入电流下获得最大的输出转矩。
为了实现这一目标，必须同时控制定子电流的幅值和相位。
振幅和相位构成电流矢量，因此这种控制称为“矢量控制”。
为了对交流电机实施矢量控制，首先需要建立电机的数学模型。
根据矢量控制的理论，交流永磁同步电机的数学模型可以按照以下步骤建立。
① 将三相定子电流合成为统一的合成电流。
②将定子合成电流分解为两相正交流电，完成电流的3-2变换。
③ 将定子坐标系中的两相正交流电转换为定子坐标系。
④ 转子坐标系下的定子电流
平衡方程。
⑤根据转子磁场与定子电流的正交分量建立电机的运行方程。
永磁直流无刷电机和永磁同步电机
永磁直流无刷电机和永磁同步电机1. 引言说到电机，很多人可能觉得这就是个硬邦邦的技术话题，其实啊，电机就像我们生活中的小助手，默默为我们的日常服务。
今天，我们就来聊聊两种电机：永磁直流无刷电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）。
它们都是以“永磁”命名，听起来是不是很高大上？实际上，这两位“电机明星”各有千秋，各有自己的粉丝群体，来，咱们一起深入了解一下它们的故事。
2. 永磁直流无刷电机（BLDC）2.1 什么是BLDC？首先，永磁直流无刷电机就像是一位现代的“高科技小伙”，它的无刷设计让它比传统的有刷电机更加出色。
大家知道，电机里有刷子，像是老古董，容易磨损，还得频繁换，真是让人烦。
可是BLDC就不同了，它彻底告别了刷子，效率高得惊人，使用寿命也大大延长。
听说，有的人用了好几年都没出毛病，简直就像是电机界的“长青树”！2.2 BLDC的应用场景说到应用，BLDC可不是个闲人，简直可以说是无处不在。
无论是电动车、空调，还是咱们常见的吸尘器，甚至是智能手机里的马达，BLDC都有一席之地。
试想一下，当你在炎热的夏天打开空调，清凉的风吹来，那可都是BLDC在默默工作呢！而且，它运行的时候安静得就像小猫咪，让你在家里享受宁静时光。
3. 永磁同步电机（PMSM）3.1 PMSM的特性再来说说永磁同步电机，PMSM也不甘示弱。
它像是一位稳重的绅士，拥有极高的扭矩密度和出色的控制性能。
这位绅士可是电机界的“技术流”，使用的是同步原理，能在各类负载下稳定工作，简直是个全能选手。
很多时候，PMSM被广泛应用在工业领域，比如数控机床、自动化设备等。
它的表现就像一位经验丰富的老手，踏实稳重，给人一种值得信赖的感觉。
3.2 PMSM的优缺点当然，PMSM也有自己的小脾气。
相比BLDC，它的制造成本稍高，毕竟技术含量在那里。
不过，物有所值，使用寿命和运行效率可都是杠杠的，能让你省不少电费呢！这就好比买了个高档手机，虽然贵，但它的性能和体验真心让人满意。
无刷直流电机与永磁同步电机的运行控制比较
无刷直流电机的基本控制系统 无刷直流电机的基本控制系统
电流闭环控制结构
I ref
+
−
位置
PID 调节器
Ia
无刷直流 电动机
I phase
MAX ABS ( I a , I b )
数字低通 滤波
Ib
转矩闭环控制结构
ωr
M ref
位置
1 k2
I ref
+
PID
−
无刷直流 电动机
Ia
调节器
I phase
ωt
ia
ib
ωt
PWM b
ωt ωt
1 6
1 2
ωt ωt
1 6
1 2 3 2
PWM c
3 2
ic
3 4 5 4 5 6 1 6
（3）梯形波反电势 TT TT T T T T T T T T TT TT TT T T T T T T T T TT 与方波电流在相位上严 格同步。 HALL状态与PWM、三相反电势和三相电流的对应关系 格同步。
T1
T4
H_on-L_pwm型调制方式 （3）H_on-L_pwm型调制方式
T1
T4
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
T3 T6 T5
T2
0
o
ωt
ωt ωt
T3 T6 T5
T2
ωt
ωt ωt
T3 T6 T5
T2
0
o
ωt
ωt ωt
ωt
60
o
ωt
o
ωt
60
o
120 180 240 300 360 420
直流无刷电机控制原理
二直流无刷电机工作原理及换向初始化直流无刷电机在结构上与三相永磁同步电动机相同，但控制原理却与直流有刷电动机相同。
直流有刷电机通过有刷换向使每个磁极下电枢导体的电流方向保持不变，从而产生能使电机连续旋转的转矩；直流无刷电机是通过电子换向使转子每个磁极下定子绕组导体电流的方向保持不变而产生能使电机连续旋转的转矩。
由于采用电子无刷换向代替直流有刷电机的有刷换向，所以交流永磁同步伺服电机又称直流无刷伺服电机。
直流有刷电动机必须正确调整换向电刷的机械位置才能使电机工作正常。
同样，直流无刷电机加电时必须建立正确的初始换向角，才能使直流无刷电机正常工作。
确定初始换向角的过程称为无刷换向的初始化过程。
为了了解换向初始化过程，必须先了解直流无刷电机的控制原理。
1. 直流无刷电机的控制原理1.1 直流有刷电机的工作原理直流有刷电机由定子（产生主磁场）、转子（电枢）和换向装置（换向片和电刷）组成。
直流有刷电机通过有刷换向使主磁极下的电枢导体的电流方向保持不变，从而使产生转矩的方向不变，使电动机的转子能连续旋转。
为了使直流有刷电动机在电枢绕组流过电流时能产生最大转矩，必须正确调整有刷换向装置中电刷的位置。
下面进行较为详细的讨论。
（1）有刷换向装置的作用有刷换向装置由电刷和换向片组成。
直流有刷电机的电枢绕组为环形绕组，主磁极下的每个电枢导体连接到换向片上。
换向片为彼此绝缘，均匀分布在换向器圆周上的金属片组成。
电刷与换向片滑动接触。
电枢电流通过电刷和连接电枢导体的换向片引入电枢绕组。
电枢旋转时，电刷和换向片就象一个活动接头一样始终与主磁极下的导体连接，使主磁极下电枢导体的电流方向不变，产生使电枢连续旋转的转矩。
（2）产生最大转矩的条件产生最大转矩的条件是：一个磁极下的所有电枢导体的电流方向一致。
或者说，电枢导体产生的合成磁场与主磁场垂直。
（3）直流有刷电机的运行直流有刷电机的运行可用四个基本方程式来描述：①转矩平衡方程式：电流I M流过电枢绕组，载流导体在磁场中受力（受力方向用左手法则判断），产生能使电枢连续旋转的转矩T M。
专升本《电力拖动与控制系统》a-试卷-答案
专升本《电力拖动与控制系统》a一、（共63题,共155分）1. 电力拖动系统作旋转运动时的运动方程式为__________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________。
（2分）标准答案：1. ;.2. 电力拖动系统稳定运行的条件是电动机和机械负载的机械特性曲线有交点，且在交点处满足__________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________ ______________。
（2分）标准答案：1. ;3. 单组V-M系统轻载时电枢电流很容易断流，这时电机的机械特性的硬度会________，理想空载转速会________。
（2分）标准答案：1. 降低;2. 增大;4. PWM调速系统中，若采用不控整流电路产生直流电压源Ud，在电机电磁制动时会出现________________________________________________________现象。
永磁同步电机以及直流无刷电机的电磁设计
其中 D 为电枢直径；
l e f 为等效铁心长度；
（2）相同的电磁负荷， 相同转速，电机体积越大
n 为电机的额定点转速； P ' 为电机的计算功率； 可实现的功率也越大；
' p
为电机计算极弧系数；
K n m 为电机气隙磁场的波形系数； K d p 为电机的绕组系数； A 为电机的线负荷；
电流矢量应满 足的两条件
T em / is
id
0
T em / is
iq
0
IPM
Tem
Is
3p[miq(LdLq)idiq]
2 id2iq2
电
id
m
m 2 412L2dL2q 21Ld
id
0
T em / is
iq
0
Tem
Is
3p[miq(LdLq)idiq]
2 id2iq2
SPM
表贴式永磁电机： Ld=Lq
电 机
可推出结论：Id=0
SPM电机的定子电流矢量轨迹
13
4.2 最大转矩/电流控制
最大转矩/电流控制也称单位电流输出最大转矩的控制，是凸极式永磁同步电动 机用的较多的一种电流控制策略。对于隐极式永磁同步电机（大多数表贴式永磁电 机）来说，最大转矩/电流控制就是id＝0控制。
磁场定向控制时的相量图
12
4.2 最大转矩/电流控制
最大转矩/电流控制也称单位电流输出最大转矩的控制，是凸极式永磁同步电动 机用的较多的一种电流控制策略。对于隐极式永磁同步电机（大多数表贴式永磁电 机）来说，最大转矩/电流控制就是id＝0控制。
无刷直流电机与永磁同步电机的运行控制比较精品PPT课件
t
0 60 120 180 240 300 360 420 0 60 120 180 240 300 360 420
A'
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C
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BC
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C' A 60o c) A'
B
r
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A
120o
f)
a) 0度（换相前） b) 0度（换相后） c) 60度（换相前） d) 60度（换相后） e) 120度（换相前） f) 120度（换相后）
（2）on-pwm型调制方式 （3）H_on-L_pwm型调制方式
T1
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
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t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420 0 60 120 180 240 300 360 420
T1
t T1
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T3
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t
T5
t T5
永磁同步电机(PMSM)无刷直流电机的控制以及开关模式电源(SMPS)的设计
永磁同步电机（PMSM）、无刷直流电机的控制以及开关模式电源（SMPS）的设计作者： Daniel Torres飞思卡尔半导体公司应用工程师简介现在，大部分帮助我们生活得更轻松、更舒适的设备都需要机械运动的控制，诸如洗衣机、冰箱、风扇、空调、电动工具和搅拌器等等。
所有这些设备都需要消耗能量以产生机械运动，而有效利用能源的途径取决于控制系统、电气机构的设计及控制算法等。
我们面临的一个最大挑战就是能源的有效利用。
对于这个问题，绝大部分的工作都集中在机械运动控制系统上。
因此，许多节能方面的进步是通过改进电机控制技术、结构设计、材料和制造精度来实现的。
早在几年前，人们就已经开发出了更高效的控制技术，但执行这类复杂算法和计算所需的CPU成本较高，不能满足成本敏感市场（如家电市场）的需求。
这种情况在最近几年已经发生了变化，成本更低并且具有执行这些复杂的控制算法所需的所有功能的高性能数字信号控制器已经面世。
实现节能的另一个开发领域是功率转换。
功率转换系统用于将电能从一种形式转换为另一种形式，在此过程中，由于系统的固有能耗、拓扑结构的效率、控制技术以及所采用的电子元器件，必然会产生一定的能量损失。
大部分功率转换控制是由模拟电路实现的，但新的节能法规提出的要求越来越高，使得模拟控制的系统越来越难以满足这些要求。
MCU和DSC的使用为此开辟了新的前景。
现在，借助数字控制技术和由高性能、低成本的数字信号控制器（DSC）实现的复杂数学运算，功率转换系统的效率达到98%是完全可行的。
设计中的难点机械运动控制设计中的难点在机械运动控制中会使用多种电机，包括无刷直流电机、有刷换向永磁直流电机、线性电机和步进电机等。
系统工程师不但需要选择正确的电机来完成机械动作，还必须选择适当的控制环路结构来满足系统的机械和电子时变响应的要求。
控制环的调节通常在电子驱动装置的设计阶段进行。
由于不同的电机对电子驱动装置有一系列不同的设计要求，开发人员可能需要处理大量的设计变量。
交流永磁同步电机和直流永磁同步电机
交流永磁同步电机和直流永磁同步电机
永磁同步电机（PMSM）和直流永磁同步电机（BLDC）都属
于永磁同步电机，具有高效、高转矩密度和高功率因数等特点。
但在一些方面有一些不同之处：
1. 功能原理：永磁同步电机利用定子绕组产生交流磁场，而永磁同步电机由于其永磁转子，不需要定子绕组，直接利用磁铁的永久磁场来产生旋转磁场。
2. 控制方式：永磁同步电机通常需要通过矢量控制（也称为磁场定向控制）来实现精确的转矩和速度控制，而直流永磁同步电机则可以简单地使用反电动势控制（亦称为背电势控制）控制转矩和速度。
3. 电源：永磁同步电机通常需要使用三相交流电源供电，而直流永磁同步电机则可以使用直流电源供电。
4. 制造成本：由于没有定子绕组，永磁同步电机的制造成本相对较低，而直流永磁同步电机的制造成本通常较高，因为其需要绕组。
最后，需要注意的是，BLDC电机是一种永磁同步电机的特定
类型，与一般的永磁同步电机相比，在控制策略和应用上有一些不同。
【新能源汽车驱动电机研究6500字(论文)】
新能源汽车驱动电机研究绪论当今社会环境污染、能源枯竭形势日夜严峻，新能源汽车已经成为了当前汽车行业发展的一个大趋势。
要做好新能源汽车的核心之一在于电机驱动技术，本文主要的分析对象是新能源汽车的电动机技术。
本篇文章分为三个章节，第一章主要对新能源汽车驱动电机系统的组成、运行模式、主要参数、与工业电机相比较进行了简单的概括。
第二章主要对直流电机、轮毂电机、永磁电动机和开关磁阻电机结构和形势进行了比较全面的介绍，并分析这种电机的优点和缺点，以及在新能源汽车上的应用。
第一章新能源汽车驱动电机1.1概述1.1.1 驱动电机定义驱动电机是一种专门用于驱动新能源汽车行动的电机，是新能源汽车的心脏。
1.1.2 新能源汽车驱动电机的运行模式驱动电机有两种运行模式，一种电动模式，一种是发电模式。
（1）电动模式当车处于电动模式时，电机会将蓄电池输送过来的电能转化为机械能，使汽车行动起来。
（2）发电模式在车辆下坡或者减速刹车时，车辆带动电机，电机输出电流，电流经过逆变器后输出直流电给蓄电池充电1.1.2 新能源汽车驱动电机和工业电机的区别作为新能源汽车来讲，它的驱动电机和工业上的电机有很大的不同。
一般的工业电机有额定的工作点，但是汽车的驱动电机，却会经常加速、减速、倒车、停车。
在爬坡和低速状态时，需要较高的扭矩。
高速时要小转矩。
驱动电机在新能源汽车上必须具有：较高的可控性、很高的精度、优异的性能；而工业上所使用的电机只须要达到特定的要求就可以了第二章驱动电机的类型2.1 驱动电机的分类2.2直流电动机2.2.1 直流电动机的工作原理和基本构造对于直流电机，它构成的元器件有：定子、转子、换向器、电刷、电枢和励磁两种电路。
定子这种励磁电路是使用励磁缠绕产生的磁场，转子这种电路是用来安装电枢绕组的，因为电流是双向的，所以要用转换器来实现切换。
直流电动机的工作原理，一个简单的单匝电枢线圈组成电枢电路，电枢线圈通过一个换向器和一对电刷与直流电相连接。
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Halla
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Hallb
eb
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Hallc
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t
101 100 110 010 011 001 101
PWM a
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t
PWM c
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T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
ic
t
T1T6 T1T2 T3T2 T3T4 T5T4 T5T6 T1T6
HALL状态与PWM、三相反电势和三相电流的对应关系
精品
无刷直流电机的电路模型
T3
T5
T1
D1
D3
D5
Ud
Cd A
B
C
T4
T6
T2
D4
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逆变器—永磁无刷电机系统示意图
U d 为直流电源（V）； C d 为中间直流回路支撑
（滤波）电容（F）； T1 ~ T6为6个功率开关管； D1 ~ D6为6个续流二极管； 采用120º的两两导通方式 ，对 T1 ~分T6别在各自120º 导通时间内根据不同的调 制方式进行PWM调制。
精品
无刷直流电机的数学模型
电压方程：
u A NR00 iA L M 0 0iA eA u ON u B N 0R0 iB p 0 L M 0 iB eB u O N u C N 00R iC 0 0 L M iC e C u O N
无刷直流电机的电 流和感应电动势具有以 下特点：
（1）感应电动势为 三相对称的梯形波，其 波顶宽为 120
（2）电流为三相对 称的方波；
（3）梯形波反电势 与方波电流在相位上严 格同步。
精品
无刷直流电机的相电流分析
精品
i
Is
iA
iB
0
Is
i
Is
iA
0
Is
tf
t
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t
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tf
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iC
i
iA
精品
无刷直流电机的数学模型
采用理想化的直流无刷电机用状
态方程表示的数学模型，电流为理想
R
LM
的方波，反电势为理想的梯形波，并 uA
作如下假设：
R
LM
eB
eA
（1）不计磁路饱和；
uB
R
LM
eC
（2）电机涡流损耗和磁滞损耗；
uC
（3）忽略定子电流的电枢反应；
无刷直流电机的等效电路
（4）定子绕组采用Y形接法。
二、无刷直流电机的运行原理和基本控制方法
（运行原理、数学模型、换流模式、控制方法）
三、永磁同步电机的运行原理和基本控制方法
（矢量控制基础、数学模型、控制方法、旋转变压器）
四、两种电机及其控制系统的对比
（转子位置、三相电流、转矩脉动、调速范围）
精品
+
位置传 感器
-
无刷直流电机的组成
B ’
C
V1
V2
AC ’ B
• 相电压：电机相绕组对电机中性点电压
• 线电压：电机两相绕组之间电压
• 反电动势：电机到拖时某一转速下对应电机线电压峰值
T3
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B
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ia
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D6 ib
T5
D5
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D2 ic
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精品
主要内容
一、几个术语解释
（极对数、电角度、电角频率、相电压、线电压、反电动势）
主要内容
一、几个术语解释
（极对数、电角度、电角频率、相电压、线电压、反电动势）
二、无刷直流电机的运行原理和基本控制方法
（运行原理、数学模型、换流模式、控制方法）
三、永磁同步电机的运行原理和基本控制方法
（矢量控制基础、数学模型、控制方法、旋转变压器）
四、两种电机及其控制系统的对比
（转子位置、三相电流、转矩脉动、调速范围）
iB
Is
0
t
' f
tf
t
Is
iC
无刷直流电机的换流模式
（1） pwm-on型调制方式
T1
t T1
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T4
t T4
t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420 0 60 120 180 240 300 360 420
（4）H_pwm-L_on型调制方式
精品
几个术语解释
• 极对数（2 p）：电机转子中N-S极的对数，2，3，4，……
• 相数（m）：电机绕组个数，3，6，12，……
• 电角度（ ）e /机械角度（）：e p e edt
• 电角频率（ e）/机械角频率（）： e p • 电角频率与电机转速（n）：n60e p
• 极（2p）槽（Z）配合：Z/2p Ud
A ’
V3
无刷直流电机组成部分：
无刷直 流电机
电机本体、位置传感器、 电子开关线路；
电机本体在结构上与交流 永磁电机相似；
电子开 电子开关线路由功率逻辑 关线路 开关单元和位置传感器信
号处理单元两部分组成；
电子开关线路导通次序是 与转子转角同步的，起机 械换向器的换向作用。
精品
120度导通时转子位置与电流换相关系
T1
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3tT6源自t T6tT5
t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420 0 60 120 180 240 300 360 420
（2）on-pwm型调制方式 （3）H_on-L_pwm型调制方式
T1
t T1
t
T4
t T4
t
T3
t T3
u O N e A N e B N e C 3 N e A e B e C
转矩方程：
Tempn eAiAeBiBeCiC r
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运动方程： TemTLp1nJddrtfrr
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精品
无刷直流电机换流关系
A'
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A
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C' A 60o c) A'
B
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C'
A
120o
f)
a) 0度（换相前） b) 0度（换相后） c) 60度（换相前） d) 60度（换相后） e) 120度（换相前） f) 120度（换相后）
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T6
t T6
t
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t T5
t
T2
t T2
t
0 60 120 180 240 300 360 420 0 60 120 180 240 300 360 420
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t T1
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t
T3
t T3
t
T6
t T6
t
T5
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（5）L_pwm-H_pwm型调制方式 （6）on-on型调制方式
T1
t T1
t
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t T4