PMSM与BLDC电机.ppt

内容提要; PMSM和BLDC电机的特点;缺点;PMSM和BLDC电机的应用范围;交通运输;; 霍尔传感器 ;定子;转子;PMSM按转子永磁体的结构可分为两种;（2）内埋式（IPMSM） ;无刷直流电机;正弦波永磁同步电机;PMSM的数学模型;假设： 1)忽略电动机铁心的饱和； 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：;永磁同步电动机在 坐标系中的数学模型可 以表达如下：;永磁同步电动机在转子旋转坐标系d-q中的数学模 型可以表达如下：;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;;每一瞬间有三个功率开关导通，每隔60度换相一次， 每个功率开关导通180度电角度。导通顺序为;Y联结三三通电方式相电压和线电压波形;BLDC电机稳定运行机械特性方程;BLDC电机的动态特性方程;BLDC电机传递函数; （1）开环控制：u/f恒定 （2）闭环控制： ;定子电流经过坐标变换后转化为两相 旋转坐标系上的电流 和 ，从而 调节转矩 和实现弱磁控制。 FOC中需要测量的量为：定子电流、 转子位置角 ; 以转子磁场定向 系统动态性能好，控制精度高 控制简单、具有直流电机的调速性能 运行平稳、转矩脉动很小; 控制 定子电流中只有交轴分量，且定子磁动势空间矢量与永磁体磁场空间矢量正交，电机的输出转矩与定子电流成正比。 其性能类似于直流电机，控制系统简单，转矩性能好，可以获得很宽的调速范围，适用于高性能的数控机床、机器人等场合。电机运行功率因数低，电机和逆变器容量不能充分利用。; 控制 控制交、直轴电流分量，保持PMSM的功率因数为1，在 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。 最大转矩/电流比控制 也称为单位电流输出最大转矩的控制（最优转矩控制）。 它是凸极PMSM用的较多的一种电流控制策略。当输出转矩一定时，逆变器输出电流最小，可以减小电机的铜耗。;4、坐标变换;设磁动势波形是正弦分布的，当三相总磁动势与相 总磁动势与二相总磁动势相等时，两套绕组瞬时磁 动势在 轴上的投影都应相等，因此;考虑变换前后总功率不变，可得匝数比应为;如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有;两个交流电流 和两个 直流电流 ，产生同样 的以同步转速 旋转的合 成磁动势;由图可见， 和 之间存在下列关系;由三组六个开关 （ ）组成。 由于 与 、 与 、 与 之间互为反向，即一个接通， 另一个断开，所以三组开关有 种可能的开关组合 ;若规定三相负载的某一相与“+”极接通时，该相 的开关状态为“1”态；反之，与“-”极接通 时，为“0”态。则8种可能的开关组合 ;逆变器的输出电压 用空间电压矢量来表示，依 次表示为 ;把逆变器的7个输出电压状态放入空间平面内，形成 7个离散的电压空间矢量。每两个工作电压空间矢量 在空间的位置相隔60o角度，6个工作电压空间矢量 的顶点构成正六边形 ;选定定子坐标系中的 轴与 矢量复平面的实轴 重合，则其三相物理量 的 矢 量 为： ;若 三相负载的定子绕组接成星形，其输出电 压的空间矢量 的 矢量变换表达式为 ;电压空间矢量的结论： ;5、FOC基本方程;说明：交轴电流 和转矩是线性关系，而直轴电流 对转矩没有影响。 如果 为电机额定电流，当 时产 生最大转矩（ ）。;6、FOC的组成; （3）转子速度/位置反馈模块。采用霍尔 传感器或增量式光电编码器来准确 获取转子位置和角速度信息，也可 采用无传感器检测算法进行测量； （4）PID控制模块； （5）Clark、Park及Reverse Park变换模 块。;; （1）将电流读取模块测量的相电流 和 ， 经过Clark变换将其从三相静止坐标系变 换到两相静止坐标系 和 ； （2） 和 与转子位置