永磁同步電機(jī)工作原理.完整版

1、 q PMSM和和BLDC電機(jī)的特點(diǎn)電機(jī)的特點(diǎn) n優(yōu)點(diǎn) （1）功率密度大；）功率密度大； （2）功率因數(shù)高（氣隙磁場(chǎng)主要或全部由轉(zhuǎn)）功率因數(shù)高（氣隙磁場(chǎng)主要或全部由轉(zhuǎn) 子磁場(chǎng)提供）；子磁場(chǎng)提供）； （3）效率高（不需要?jiǎng)?lì)磁，繞組損耗?。?；）效率高（不需要?jiǎng)?lì)磁，繞組損耗?。?； （4）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，維護(hù)簡(jiǎn)）結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，維護(hù)簡(jiǎn) 單；單； （5）內(nèi)埋式交直軸電抗不同，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)）內(nèi)埋式交直軸電抗不同，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn) 矩，弱磁性能好，表面貼裝式弱磁性矩，弱磁性能好，表面貼裝式弱磁性 能較差。能較差。 n缺點(diǎn) （1）價(jià)格較高；）價(jià)格較高； （2）弱磁能力低；）弱磁能力低； （3）起動(dòng)

2、困難，高速制動(dòng)時(shí)電勢(shì)高，給）起動(dòng)困難，高速制動(dòng)時(shí)電勢(shì)高，給 逆變器帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)；逆變器帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)； （4）他控式同步電機(jī)有失步和震蕩的可）他控式同步電機(jī)有失步和震蕩的可 能性。能性。 q PMSM和和BLDC電機(jī)的特點(diǎn)電機(jī)的特點(diǎn) qPMSM和和BLDC電機(jī)的應(yīng)用范圍電機(jī)的應(yīng)用范圍 n軟、硬磁盤驅(qū)動(dòng)器、錄像機(jī)磁鼓（視頻磁 頭）和磁帶伺服系統(tǒng) 體積小、容量小、控制精度高體積小、容量小、控制精度高 n機(jī)床、機(jī)器人等數(shù)控系統(tǒng) 快速性好、定位（速度和位置）精度高、快速性好、定位（速度和位置）精度高、 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng) n交通運(yùn)輸 電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車、電動(dòng)自

3、行車、電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力車、 城軌車輛、機(jī)車牽引城軌車輛、機(jī)車牽引 n家用電器 冰箱、空調(diào)等（單位體積功率密度高、冰箱、空調(diào)等（單位體積功率密度高、 體積?。w積小） qPMSM和和BLDC電機(jī)的應(yīng)用范圍電機(jī)的應(yīng)用范圍 r r g g b b N S A C B Z Y X n模擬結(jié)構(gòu)圖 qPMSM和和BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 霍爾傳感器 定子繞組 轉(zhuǎn)子磁鐵 n實(shí)物結(jié)構(gòu)圖 qPMSM和和BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu) n定子 定子繞組一般制成多相（三、四、五相不定子繞組一般制成多相（三、四、五相不 等），通常為三相繞組。三相繞組沿定子等），通常為三相繞組。三相繞組沿定子 鐵心對(duì)稱分布，在空間

4、互差鐵心對(duì)稱分布，在空間互差120度電角度，度電角度， 通入三相交流電時(shí)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通入三相交流電時(shí)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 qPMSM和和BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu) n轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子采用永磁體，目前主要以釹鐵硼作轉(zhuǎn)子采用永磁體，目前主要以釹鐵硼作 為永磁材料。為永磁材料。 采用永磁體簡(jiǎn)化了電機(jī)的采用永磁體簡(jiǎn)化了電機(jī)的 結(jié)構(gòu)，提高了可靠性，又沒(méi)有轉(zhuǎn)子銅耗，結(jié)構(gòu)，提高了可靠性，又沒(méi)有轉(zhuǎn)子銅耗， 提高電機(jī)的效率。提高電機(jī)的效率。 qPMSM和和BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu) nPMSM按轉(zhuǎn)子永磁體的結(jié)構(gòu)可分為兩種 （1）表面貼裝式（）表面貼裝式（SM-PMSM） 直交軸電感直交軸電感Ld和和Lq相同相同

5、氣隙較大，弱磁能力小，氣隙較大，弱磁能力小， 擴(kuò)速能力受到限制擴(kuò)速能力受到限制 qPMSM和和BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu) （2）內(nèi)埋式（）內(nèi)埋式（IPMSM） 交直軸電感交直軸電感:LqLd 氣隙較小，有較好的氣隙較小，有較好的 弱磁能力弱磁能力 qPMSM和和BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu) n無(wú)刷直流電機(jī) n永磁體的弧極為永磁體的弧極為180180度，永磁體產(chǎn)生的氣度，永磁體產(chǎn)生的氣 隙磁場(chǎng)呈梯形波分布，線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)隙磁場(chǎng)呈梯形波分布，線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)亦是交流梯形波勢(shì)亦是交流梯形波 n定子繞組為定子繞組為Y Y或或 聯(lián)結(jié)三相整距繞組聯(lián)結(jié)三相整距繞組 n由于氣隙較大，故電樞反應(yīng)很小由于氣隙

6、較大，故電樞反應(yīng)很小 qPMSM和和BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu) n正弦波永磁同步電機(jī) n永磁體表面設(shè)計(jì)成拋物線，極弧大體為永磁體表面設(shè)計(jì)成拋物線，極弧大體為 120120度度 n定子繞組為短距、分布繞組定子繞組為短距、分布繞組 n定子由正弦波脈寬調(diào)制（定子由正弦波脈寬調(diào)制（SVPWMSVPWM）的電壓）的電壓 型逆變其供電，三相電流為正弦或準(zhǔn)正型逆變其供電，三相電流為正弦或準(zhǔn)正 弦波弦波 qPMSM和和BLDC電機(jī)的結(jié)構(gòu)電機(jī)的結(jié)構(gòu) nPMSM的數(shù)學(xué)模型 ABC、 、 ：定子三相靜止坐標(biāo)系 ：定子兩相靜止坐標(biāo)系 ：轉(zhuǎn)子兩相坐標(biāo)系 、 d、q 為了簡(jiǎn)化和求解數(shù)學(xué)模型方程，運(yùn)用坐標(biāo)變換理論,通 過(guò)

7、對(duì)同步電動(dòng)機(jī)定子三相靜止坐標(biāo)軸系的基本方程進(jìn) 行線性變換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的解耦 。 qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 ：定子電壓 ：定子電流 ：定子磁鏈?zhǔn)噶?：轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?：轉(zhuǎn)子角位置 ：電機(jī)轉(zhuǎn)矩角 s s s f r u i 假設(shè)： 1)忽略電動(dòng)機(jī)鐵心的飽和； 2)不計(jì)電動(dòng)機(jī)中的渦流和磁滯損耗； 3)轉(zhuǎn)子無(wú)阻尼繞組。 永磁同步電動(dòng)機(jī)在三相定子參考坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué) 模型可以表達(dá)如下： s ss s d uR i dt r j ss sf Lie 定子電壓： 定子磁鏈： 電磁轉(zhuǎn)矩： 3 2 epss Tni qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 永磁同步電動(dòng)機(jī)在

8、 標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型可 以表達(dá)如下： sss j sss iiji 定子電流： 定子磁鏈： 電磁轉(zhuǎn)矩： 3 2 epssss Tnii qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 永磁同步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q中的數(shù)學(xué)模 型可以表達(dá)如下： 定子電壓： 定子磁鏈： 電磁轉(zhuǎn)矩： d ds drq d uR i dt q qs qrd d uR i dt dddf L i qq q L i 3 () 2 enfqdqdq TpiLLi i qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 122334455661. VFVFVFVFVFVFVFVFVFVFVFVF、 每一瞬間有兩個(gè)功率

9、開關(guān)導(dǎo)通，每隔60度換相一次， 每次換相一個(gè)功率開關(guān)，每個(gè)功率開關(guān)導(dǎo)通120度電 角度。導(dǎo)通順序?yàn)?（1 1）兩兩通電方式）兩兩通電方式 qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 nBLDC電機(jī)控制方式 全控橋兩兩通電電路原理圖 1 U 1 VF 3 VF 5 VF 4 VF 6 VF 2 VF A B C 譯 碼 電 路 H1 H2 H3 t 0 0 1H t 2H 0 0 3H 0 0 2 t 34 12 VFVF、 將三只霍爾集成電路 按相位差120度安裝， 產(chǎn)生波形如圖所示。 qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 導(dǎo)通時(shí)合成轉(zhuǎn)矩 導(dǎo)通是合成轉(zhuǎn)矩 c)兩兩通電時(shí)合

10、成轉(zhuǎn)矩 23 VFVF、 Y聯(lián)結(jié)繞組兩兩通電時(shí)的合成轉(zhuǎn)矩矢量圖 123234345456561612123. VFVFVF VFVFVF VFVFVF VFVFVF VFVFVF VFVFVF VFVFVF、 每一瞬間有三個(gè)功率開關(guān)導(dǎo)通，每隔60度換相一次， 每個(gè)功率開關(guān)導(dǎo)通180度電角度。導(dǎo)通順序?yàn)?（2 2）三三通電方式）三三通電方式 qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 1 U 1 VF 3 VF 5 VF 4 VF 6 VF 2 VF A B C 譯 碼 電 路 H1 H2 H3 Y聯(lián)結(jié)三三通電方式的控制原理圖 Y聯(lián)結(jié)三三通電方式相電壓和線電壓波形 t 0 0 ab v

11、2 t an v 0 0 d V M M d V 3 2 d V 3 1 612 VFVFVF qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 三三通電時(shí)的合成轉(zhuǎn)矩矢量圖 導(dǎo)通時(shí)合成轉(zhuǎn)矩 導(dǎo)通是合成轉(zhuǎn)矩 c)三三通電時(shí)合成轉(zhuǎn)矩 123 VFVFVF () a eeT UUR nT KK K nBLDC電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行機(jī)械特性方程 （3 3）BLDCBLDC電機(jī)運(yùn)行性能和傳遞函數(shù)電機(jī)運(yùn)行性能和傳遞函數(shù) ：電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）； ：電源電壓（V）； ：功率開關(guān)壓降（V）； ：電動(dòng)勢(shì)系數(shù)； ：電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)轉(zhuǎn)矩平 均（N.m）; ：轉(zhuǎn)矩系數(shù)； ：電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻（ ）。 e a T n U U K

12、T K R qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 2 375 a aT aL ae UUEIR TK I GDdn TT dt EK n 2 4G Dg J 2 L T GD nBLDC電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性方程 ：電動(dòng)機(jī)負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩； ：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪力矩 （ ）， （ 為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量） 2 .N m J qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 12 ( )( ) 11 L ee KK n sU sT T sT s 1 2 2 1/ / /(375) r eT eeT KK KR K K TRGDK K ； ； 。 1 2 e K K T nBLDC電機(jī)傳遞函數(shù) ：電動(dòng)勢(shì)傳遞系數(shù)

13、， ：轉(zhuǎn)矩傳遞系數(shù)， ：電磁時(shí)間常數(shù)， BLDC電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 （1）開環(huán)控制：）開環(huán)控制：u/f恒定恒定 （2）閉環(huán)控制：）閉環(huán)控制： n矢量控制 （70年代） n直接轉(zhuǎn)矩控制（80年代） n永磁同步電機(jī)控制方式 qPMSM和和BLDC電機(jī)的工作原理電機(jī)的工作原理 定子電流經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后轉(zhuǎn)化為兩相定子電流經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后轉(zhuǎn)化為兩相 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的電流旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的電流 和和 ，從而，從而 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩 和實(shí)現(xiàn)弱磁控制。和實(shí)現(xiàn)弱磁控制。 FOC中需要測(cè)量的量為：定子電流、中需要測(cè)量的量為：定子電流、 轉(zhuǎn)子位置角轉(zhuǎn)子位置角 dsqs ii

14、q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 e T 1、工作原理 n以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向 n系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好，控制精度高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好，控制精度高 n控制簡(jiǎn)單、具有直流電機(jī)的調(diào)速性能控制簡(jiǎn)單、具有直流電機(jī)的調(diào)速性能 n運(yùn)行平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很小運(yùn)行平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)很小 2、FOC特點(diǎn) q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 n 控制控制 定子電流中只有交軸分量，且定子磁動(dòng)勢(shì)空間矢量與定子電流中只有交軸分量，且定子磁動(dòng)勢(shì)空間矢量與 永磁體磁場(chǎng)空間矢量正交，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與定子電永磁體磁場(chǎng)空間矢量正交，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與定子電 流成正比。流成正比。 其性能類似于直流電機(jī)，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)

15、矩性能好，其性能類似于直流電機(jī)，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩性能好， 可以獲得很寬的調(diào)速范圍，適用于高性能的數(shù)控機(jī)床、可以獲得很寬的調(diào)速范圍，適用于高性能的數(shù)控機(jī)床、 機(jī)器人等場(chǎng)合。電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)低，電機(jī)和逆變器機(jī)器人等場(chǎng)合。電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)低，電機(jī)和逆變器 容量不能充分利用。容量不能充分利用。 3、FOC控制方式 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 0 d i n 控制控制 控制交、直軸電流分量，保持控制交、直軸電流分量，保持PMSMPMSM的功率因數(shù)為的功率因數(shù)為1 1， 在在 條件下，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩隨電流的增加呈條件下，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩隨電流的增加呈 現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)?，F(xiàn)先增加后減

16、小的趨勢(shì)。 可以充分利用逆變器的容量。不足之處在于能夠輸出可以充分利用逆變器的容量。不足之處在于能夠輸出 的最大轉(zhuǎn)矩較小。的最大轉(zhuǎn)矩較小。 n最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/ /電流比控制電流比控制 也稱為單位電流輸出最大轉(zhuǎn)矩的控制（最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控也稱為單位電流輸出最大轉(zhuǎn)矩的控制（最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控 制）。制）。 它是凸極它是凸極PMSMPMSM用的較多的一種電流控制策略。當(dāng)輸出用的較多的一種電流控制策略。當(dāng)輸出 轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，逆變器輸出電流最小，可以減小電機(jī)的轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，逆變器輸出電流最小，可以減小電機(jī)的 銅耗。銅耗。 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 cos1 cos1 4、坐標(biāo)變換 （1 1）Clar

17、keClarke（3s/2s3s/2s）變換）變換 3 N：三相繞組每相繞組匝數(shù) ：兩相繞組每相繞組匝數(shù) 各相磁動(dòng)勢(shì)為有效匝數(shù)與電流 的乘積，其相關(guān)空間矢量均位 于有關(guān)相的坐標(biāo)軸上。 2 N q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 設(shè)磁動(dòng)勢(shì)波形是正弦分布的，當(dāng)三相總磁動(dòng)勢(shì)與相 總磁動(dòng)勢(shì)與二相總磁動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，兩套繞組瞬時(shí)磁 動(dòng)勢(shì)在 軸上的投影都應(yīng)相等，因此 2333 3 233 3 cos60cos60 11 () 22 sin60sin60 3 () 2 ABC ABC BC BC N iN iN iN i N iii N iN iN i N ii 3 2 11 1 22 33 0 2

18、2 A B C i i N i iN i q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 考慮變換前后總功率不變，可得匝數(shù)比應(yīng)為 2 / 3 10 213 322 13 22 C 11 1 222 333 0 22 A B C i i i i i 3 2 2 3 N N 3/2 11 1 222 333 0 22 C 坐標(biāo)系變換矩陣： 可得 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 如果三相繞組是Y形聯(lián)結(jié)不帶零線，則有 3 0 2 1 2 2 A B ii ii 2 0 3 11 62 A B ii ii 0 ABC iii 于是 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 d 兩個(gè)

19、交流電流 和兩個(gè) 直流電流 ，產(chǎn)生同樣 的以同步轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)的合 成磁動(dòng)勢(shì) 軸和矢量 都以 轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)，分量 的長(zhǎng)短不變。 軸與 軸 的夾角 隨時(shí)間變化 （2 2）ParkPark（2s/2r2s/2r）變換）變換 1 s F dq ii、 dq ii、 dq、 ii 、 ( ) Ss F i 1 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 由圖可見(jiàn)， 和 之間存在下列關(guān)系 坐標(biāo)系變換矩陣： 寫成矩陣的形式，得 ii 、 dq ii、 cossin sincos dq dq iii iii 2 /2 cossin sincos dd rs qq iii C iii 2 /2 cossin s

20、incos rs C 2 /2 cossin sincos sr C q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 由三組六個(gè)開關(guān) （ ）組成。 由于 與 、 與 、 與 之間互為反向，即一個(gè)接通， 另一個(gè)斷開，所以三組開關(guān)有 種可能的開關(guān)組合 PWM逆變器模型 d U A S B S C S A S B S C S + - （3 3）電壓空間矢量）電壓空間矢量 , ABC ABC SSSSSS A S A S B S B S C S C S 82 3 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 若規(guī)定三相負(fù)載的某一相與“+”極接通時(shí)，該相 的開關(guān)狀態(tài)為“1”態(tài)；反之，與“-”極接通 時(shí)

21、，為“0”態(tài)。則8種可能的開關(guān)組合 逆變器7種不同的電壓狀態(tài)： n電壓狀態(tài)“1”至“6” n零電壓關(guān)狀態(tài)“0”和“7” q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 逆變器的輸出電壓 用空間電壓矢量來(lái)表示，依 次表示為 ( ) s u t (001)(101)(011)(100)(110)(010)(000)(111) ssssssss uuuuuuuu、 逆變器非零電壓矢量輸出時(shí) 的相電壓波形、幅值和電壓 狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖 電壓狀態(tài)和開關(guān)狀態(tài)均以6 個(gè)狀態(tài)為一個(gè)周期，相電壓 幅值為兩種： 和 2/3 d U/3 d U q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 把逆變器的7個(gè)輸出電壓

22、狀態(tài)放入空間平面內(nèi)，形成 7個(gè)離散的電壓空間矢量。每?jī)蓚€(gè)工作電壓空間矢量 在空間的位置相隔60角度，6個(gè)工作電壓空間矢量 的頂點(diǎn)構(gòu)成正六邊形 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 選定定子坐標(biāo)系中的 軸與 矢量復(fù)平面的實(shí)軸 重合，則其三相物理量 的 矢 量 為： a ( )( )( ) abc XtXtXt、 ( )X t Park Park 2 2 ( )( )( )( ) 3 abc X tXtXtXt 120 = j e 式中 復(fù)系數(shù)，旋轉(zhuǎn)因子， 旋轉(zhuǎn)空間矢量 的某個(gè)時(shí)刻在某軸線 軸上的 投影就是該時(shí)刻該相物理量的瞬時(shí)值。 ( )X tabc、 、 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FO

23、C控制策略控制策略 若 三相負(fù)載的定子繞組接成星形，其輸出電 壓的空間矢量 的 矢量變換表達(dá)式為 2/3 /3 ad bcd uu uuu 011 abc S Park 2 /34 /3 2 ( ) 3 jj sabc u tuu eu e 對(duì)于狀態(tài)“1” 時(shí)；可知 abc、 、 ( ) s u t 則 2 /34 /3 2211 (011)() 3333 22 33 jj sddd j dd uuu eu e uu e q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 電壓空間矢量的結(jié)論： n逆變器六個(gè)工作電壓狀態(tài)給出了六個(gè)不同方向 的電壓空間矢量。它們周期性地順序出現(xiàn)，相 鄰兩個(gè)矢量之間相差

24、60度； n電壓空間矢量的幅值不變，都等于 ，因此 六個(gè)電壓空間矢量的頂點(diǎn)構(gòu)成了正六邊形的六 個(gè)頂點(diǎn)； n六個(gè)電壓空間矢量的順序如下，它們依次沿逆 時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)； n零電壓狀態(tài)7位于六邊形中心。 2/3 d u (011)(001)(101)(011)(100)(110) ssssss uuuuuu q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 5、FOC基本方程 SM-PMSM的電壓和磁鏈方程 ：定子相繞組 ：定子相繞組電感 ：定子相繞組互感 ：轉(zhuǎn)子電角度 ：轉(zhuǎn)子永磁磁鏈 其中 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 說(shuō)明：交軸電流 和轉(zhuǎn)矩是線性關(guān)系，而直軸電流 對(duì)轉(zhuǎn)矩沒(méi)有影響。

25、如果 為電機(jī)額定電流，當(dāng) 時(shí)產(chǎn) 生最大轉(zhuǎn)矩（ ）。 磁鏈轉(zhuǎn)矩方程 s I qs i ds i ,0 qssds iI i 22 sqsds Iii q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 6、FOC的組成 （1 1）SVPWMSVPWM模塊。采用先進(jìn)的調(diào)制算法以模塊。采用先進(jìn)的調(diào)制算法以 減少電流諧波、提高直流母線電壓減少電流諧波、提高直流母線電壓 利用率；利用率； （2 2）電流讀取模塊。通過(guò)精密電阻或電）電流讀取模塊。通過(guò)精密電阻或電 流傳感器測(cè)量定子電流；流傳感器測(cè)量定子電流； q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 （3 3）轉(zhuǎn)子速度）轉(zhuǎn)子速度/ /位置反饋模塊。采用霍

26、爾位置反饋模塊。采用霍爾 傳感器或增量式光電編碼器來(lái)準(zhǔn)確傳感器或增量式光電編碼器來(lái)準(zhǔn)確 獲取轉(zhuǎn)子位置和角速度信息，也可獲取轉(zhuǎn)子位置和角速度信息，也可 采用無(wú)傳感器檢測(cè)算法進(jìn)行測(cè)量；采用無(wú)傳感器檢測(cè)算法進(jìn)行測(cè)量； （4 4）PIDPID控制模塊；控制模塊； （5 5）ClarkClark、ParkPark及及Reverse ParkReverse Park變換模變換模 塊。塊。 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 7、FOC原理圖 q PMSM電機(jī)的電機(jī)的FOC控制策略控制策略 r （1 1）將電流讀取模塊測(cè)量的相電流）將電流讀取模塊測(cè)量的相電流 和和 ， 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)ClarkClark變換將其從三相靜止坐標(biāo)系變變換將其從三相靜止坐標(biāo)系變 換到兩相靜止坐標(biāo)系換到兩相靜止坐標(biāo)系 和和 ； （2 2） 和和 與轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)子位置 結(jié)合，經(jīng)過(guò)結(jié)合，經(jīng)過(guò)ParkPark變換變換 從兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系從兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 和和 ； （3 3）轉(zhuǎn)子速度）轉(zhuǎn)子速度/ /位置反饋模塊將測(cè)量的轉(zhuǎn)子角位置反饋模塊將測(cè)量的轉(zhuǎn)子角 速度速度 與參考轉(zhuǎn)速與參考轉(zhuǎn)速 進(jìn)行比較，并通過(guò)進(jìn)行比較，并通過(guò)PIPI 調(diào)節(jié)器產(chǎn)生交軸參考電流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生交軸參考電流 ； q PMSM電機(jī)