永磁同步电动机变频调速系统的应用pdf· 综 述 ： 滢嘲囊-薅嘲_潮 瓤囊瀚 脯螓黼淄黼 ll_0__l一 一Illll 一 ：__-_ 谭菇娃 金如麟 (上海交通大学，200240) 【摘要】 永磁同步电动机较异步电动机具有：没有无功励磁电流及损耗，定子绕组损耗小，转子无 绕组损耗，没有或较小风扇损耗，效率高等独特优势。永磁同步电动机变频调速分为他控式和 自控式变 频调速两大类。自控式变频调速可克服他控式变频调速失步、振荡以及动态性能差的缺点而被广泛采 用。介绍了永磁同步电动机在家用电器、石油行业及 电梯中的应用。还介绍了伺服控制系统专用变频 器、能量反馈变频器及大功率高压变频器等。 关键词 同步电动机 变频器 调速 选择应用 由于直流电动机的换向器与电刷，使得直流电 变频技术克服了同步电动机必须采用阻尼线圈 气传动不能适应高速、大容量工况，且换向火花可能 与实心转子磁极的起动问题，永磁转子使永磁同步 干扰其他设备；再计因节能而对耗电大户异步电动 电动机 (以下简称PMSM)不再需要电励磁时的集 机的变频节能大力研究，使得交流电气传动得到了 电环和电刷，从而具有和异步电动机一样的免维 新的发展，获得了一系列的研究和应用成果。自2O 护、可靠性高的优点。20世纪8O年代初以来，高 世纪80年代以来，电力电子器件从半控型 (SCR)发 剩余磁感应强度、高矫顽磁场强度、高磁能积的敛 展到全控型 (GTO、GTR)，又从 电流驱动型 (GTO、 铁硼永磁材料的发展，推动了永磁电机理论的研究 GTR)发展到电压驱动型(IGBT、MOSFET)，及从低 和应用。尤其在当今能源紧张的时代，PMSM与异 开关频率到高开关频率的发展，极大地推动了电机 步电动机相比，具有独特的节能优势：PMSM没有 驱动技术的进步。电能变换器拓扑结构及其控制技 无功励磁 电流及激磁损耗；定子绕组损耗小；转子 术和电机矢量控制和直接转矩控制理论的发展，飞 无绕组损耗；没有或较小风扇损耗，从而显著提高 速发展的微电子技术及计算技术，使电气传动从传 了效率。一般而言，与同规格的异步电动机相比效 统的价昂、结构复杂的直流电动机及其直流电气传 率可提高2％～10％。此外，PMSM具有高功率因 动步人造价低廉、结构简单可靠性高的异步电动机 数的优点，尤其在极低速直接驱动与轻载和空载的 及交流电气传动时代 j。 场合，有更高的功率因数，这是异步电动机无法相 比的。为此，在 “有限资源有效利用”的全球政 1 同步电动机与异步电动机性能比较 策下，为PMSM及其系统的应用和发展带来机遇。 交流电气传动可采用异步电动机也可以采用同 此外，随着各种设备和装置对 自动化要求不断提 步电动机，表 l列出了同步电动机与异步电动机的 高，要求电动机及其系统具有伺服驱动、位置跟踪 性能比较 ，显示 了同步电动机的优越性 。 和定位功能，而 PMSM的转子机械转速即为其转 子磁场转速，因而极易实时获得转子位置信息，是 表 1 同步电动机与异步电动机的性能比较 实现上述功能的最佳选择 j。 参数 异步电动机 同步电动机 额定功率／kw 60H00 6ooO 2 PMSM变频调速系统的分类 转速 ／r·min 60／120 6o／120 电动机功率因数 O．89 1 电动机效率／％ 93．9 95．5 以控制方式区分可以分为两大类：一类为他控 相对转动惯量 1．36 1 式变频调速 ，另一类为 自控式变频调速。 相对定子重量 1．16 1 2．1 他控式变频调速 相对转子重量 1．O9 l 相对变频器容量 1．37 1 在群控中采用的电压源型变频器供电的PMSM 注：表 内同步电动机系电励磁。 开环变频调速系统即属于他控式变频调速。PMSM 匿匦 雩世幂(2010—12) · 综 述 的机械刚性特性，只要不失步，其转子转速 ／t与定 断信号由位置传感器决定 ，从而使变频器的频率追 子频率 间具有恒定的关系： 随电动机的速度。这种同步电动机的性能类似于直 60fl 流电动机，仅以电子换向器替代传统直流电动机换 ／t = — — P 向器与电刷，它具有直流电动机的传统性能，又克 式中：p——永磁同步电动机的极对数 服了上述直流电动机由于机械换向器和电刷所带来 因此 PMSM 可以提供精确 的速度控制性能， 的缺点。此外，当负载变化时，BLDCM的转速和 不会发生速度偏离。 直流电动机的转速一样会发生变化，但是由于变频 他控式变频调速系统中所用的变频装置的输出 器的频率随着电动机的转速变化，故电动机不会被 频率直接由外部给定的信号决定。当变频器的频率 牵出同步。 恒定时，PMSM的运行方式和常规电动机相同，其 另一类为磁场定 向矢量变换控制的PMSM控 转速为同步转速，转矩角随着负载的增大而增加， 制系统。这种 PMSM的闭环控制系统广泛应用于 直至牵出同步，突加负载时会发生不规则振荡，式 伺服系统中，为获得 良好的动态特性，转子的位置 (2)、式 (3)给出了面装式磁钢 PMSM的转矩和 传感器和快速 电流跟踪 PWM调制的变频器是必不 最大转矩表达式： 可少的。前者能实时提供转子磁极中心线 (即 d r ， 轴)的当前位置，后者则可根据转子当前位置实 ： ． sin (2) ∞1 Xt 时控制三相正弦波交流电流的瞬时值，按照一定的 式中：m——相数 磁场定向矢量变换规则，控制定子电流综合矢量， (，_一 电动机端电压 (相) 当控制定子电流综合矢量在 q轴上，即始终与转子 — — 电动机空载感应电动势 (相) d轴正交时，该PMSM具有和直流电动机一样优越 置——同步电抗 的转矩控制特性： — — 功率角或称转矩角 To=KtI／tlq (4) — — 电源 电角速度， 1=2rrfl 式中： —— 电磁转矩 T rT U ／50 。— — 常数 “： ． 一 r31 ∞1 Xt 、 转子磁链 从以上可以看出，他控式变频调速仍然存在着 ，口——交轴定子电流 同步电动机的失步、振荡的问题，这种控制方式只 从式 (4)可 以看 出，只要快速地改变 电流 能缓慢地改变频率，否则会失步。 ，n，即可以使电磁转矩快速响应，因而这种PMSM 由式 (2)可见，当永磁磁场 不变， 与 控制系统具有 良好的动态特性 j。 PMSM的转速成正比，即和电源频率成正比，同步 3 PMSM的应用 E 电抗 亦和频率成正比，故式 (2)中 的比值 A t 3．1 在家用电器中的应用 与频率无关，只要在变频调速时，控制变频器的输 据统计，普通家庭所拥有家电中电动机台数， ，， 差不多每 10年翻一番，因而家庭耗电量也随之增 出电压随频率正比变化，即使 为常数，就能维 l 加。根据 日本资料，仅空调与电冰箱的耗电量就占 持最大转矩不变，这就是通常恒转矩调速区域的控 家庭用电量的40％以上，故要求提高家庭用电动机 制规律 。 效率。El本当前的电动机设计，十分重视有限资源 2．2 自控式变频调速 的合理使用，提出所谓的省资源型的3R电动机设

　　2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。

　　3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

　　4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

　　金融机构-一带一路-利益相关者参与手册 -通过信息披露、公众咨询和申诉机制缓解环境风险 2025.1.pdf

　　公烛之下，应无私光——企业员工职务舞弊行为法律规制与治理路径解析 .pdf

　　监控系统创新 竞争政策 - 加倍投入，决不退缩 维护特朗普时代欧盟的数字主权.pdf

　　可解释人工智能综合指南：从经典模型到大规模语言模型A Comprehensive Guide to Explainable AI From Classical Models to LLMs.pdf

　　大型推理模型高效推理综述：语言、多模态与前沿探索 A Survey of Efficient Reasoning for Large Reasoning Models - Language, Multimodality, and Beyond.pdf

　　可解释深度强化学习综述 A Survey on Explainable Deep Reinforcement Learning.pdf

　　将特定领域知识注入大型语言模型全面综述 Injecting Domain-Specific Knowledge into Large Language Models - A Comprehensive Survey.pdf

　　金融租赁行业2025年信用风险展望：严监管趋势推动行业持续转型 主体信用资质差异或将逐步显现.pdf

　　基于梯度的多目标深度学习：算法、理论、应用及未来展望 Gradient-Based Multi-Objective Deep Learning -Algorithms, Theories, Applications, and Beyond.pdf

　　2025年水利工程质量检测员考试（混凝土工程）历年参考题库含答案详解.docx

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者