永磁同步電機(jī)矢量控制聰明出于勤奮，天才在于積累第3章三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制第3章三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制31基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量方程32基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制及控制系統(tǒng)33弱磁控制與定子電流最優(yōu)控制31基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量方程3.11轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及物理模型3.12面裝式三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量方程313插入式三相永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量方程3.11轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及物理模型永磁同步電動(dòng)機(jī)是由電勵(lì)磁三相同步電動(dòng)機(jī)發(fā)展而來。它用永磁體代替了電勵(lì)磁系統(tǒng),從而省去了勵(lì)磁線圈、集電環(huán)和電刷,而定子與電勵(lì)磁三相同步電動(dòng)機(jī)基本相同,故稱為永磁同步電動(dòng)機(jī)(PermanentMagnetSynchronousMotorPMSMo用于矢量控制的PMSM,要求其永磁勵(lì)磁磁場(chǎng)波形是正弦的,這也是PMSM的一個(gè)基本特征。PMSM的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),按永磁體安裝形式分類,有面裝式、插入式和內(nèi)裝式三種,如圖3-1、圖3-2和圖33所示鐵心轉(zhuǎn)軸鐵轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸永磁體永磁體非磁性材料圖3-1面裝式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖3-2插入式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖33內(nèi)裝式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對(duì)于每種類型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),永磁體的形狀和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)永磁材料的類別和設(shè)計(jì)要求的不同,可以有多種的選擇,可采取各式各樣的設(shè)計(jì)方案但有一基本原則,即除了考慮成本、制造和可靠運(yùn)行外,應(yīng)盡量產(chǎn)生正弦分布的勵(lì)磁磁場(chǎng)。圖3-4和圖35分別是二極面裝式和插入式PMSM的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖中,標(biāo)出了每相繞組電壓和電流的正方向,并取兩者正方向一致(電動(dòng)機(jī)原則),電壓和電流可為任意波形和任意瞬時(shí)值;將正向電流流經(jīng)一相繞組產(chǎn)生的正弦波磁動(dòng)勢(shì)的軸線定義為相繞組的軸線,并將A軸作為ABC軸系的空間參考坐標(biāo),同樣可以將三相繞組表示為位于ABC軸上的線圈;假定相繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向與電流的正方向相反(電動(dòng)機(jī)原則);取逆時(shí)針方向?yàn)檗D(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的正方向,負(fù)載轉(zhuǎn)矩正方向與此相反。圖3-4二極面裝式PMSM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖35二極插入式PMSM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖在建立數(shù)學(xué)模型之前,先做如下假設(shè):1)忽略定、轉(zhuǎn)子鐵心磁阻,不計(jì)渦流和磁滯損耗;(2)永磁材料的電導(dǎo)率為零,永磁體內(nèi)部的磁導(dǎo)率與空氣相同(3)轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組(4)永磁體產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場(chǎng)和三相繞組產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)在氣隙中均為正弦分布(5)相繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為正弦波對(duì)于面裝式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),由于永磁體內(nèi)部磁導(dǎo)率很小,接近于空氣,可以將置于轉(zhuǎn)子表面的永磁體等效為兩個(gè)空心勵(lì)磁線圈,如圖3-6a所示,假設(shè)兩個(gè)線圈在氣隙中產(chǎn)生的正弦分布勵(lì)磁磁場(chǎng)與兩個(gè)永磁體產(chǎn)生的正弦分布磁場(chǎng)相同。進(jìn)一步,再將兩個(gè)勵(lì)磁線圈等效為置于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的勵(lì)磁繞組,其有效匝數(shù)為相繞組的√3/2倍,通入等效勵(lì)磁電流為;在氣隙中產(chǎn)生的正弦分布勵(lì)磁磁場(chǎng)與兩勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的相同。v1=Lm,Lmr為等效勵(lì)磁電感。圖3-6b為等效后的物理模型,圖已將等效勵(lì)磁繞組表示為位于永磁勵(lì)磁磁場(chǎng)軸線上的線圈。a)a)轉(zhuǎn)子等效勵(lì)磁繞組b)物理模型圖3-6二極面裝式PMSM物理模型如圖3-6a所示,由于永磁體內(nèi)部的磁導(dǎo)率接近于空氣,因此對(duì)于定子三相繞組產(chǎn)生的電樞磁動(dòng)勢(shì)而言,電動(dòng)機(jī)氣隙是均勻的,氣隙長(zhǎng)度為g。于是,圖36b相當(dāng)于將面裝式PMSM等效為了一臺(tái)電勵(lì)磁三相隱極同步電動(dòng)機(jī),惟一的差別是電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)可以調(diào)節(jié),而面裝式PMSM的永磁勵(lì)磁磁場(chǎng)不可調(diào)節(jié)。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中,若不計(jì)及溫度變化對(duì)永磁體供磁能力的影響,可認(rèn)為v是恒定的,即i是個(gè)常值。圖36b中,將永磁勵(lì)磁磁場(chǎng)軸線定義為d軸,q軸順著旋轉(zhuǎn)方向超前d軸90°電角度。f和i分別是定子三相繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)矢量和定子電流矢量,產(chǎn)生i(f的等效單軸線圈位于i(f)軸上,其有效匝數(shù)為相繞組的√3/2倍。于是,圖3-6b便與圖117具有了相同的形式,即面裝式PMSM和三相隱極同步電動(dòng)機(jī)的物理模型是相同的同理,可將插入式轉(zhuǎn)子的兩個(gè)永磁體等效為兩個(gè)空心勵(lì)磁線圈,再將它們等效為置于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的勵(lì)磁繞組,其有效匝數(shù)為相繞組有效匝數(shù)的√3/2倍,等效勵(lì)磁電流為i,如圖37a所示。與面裝式PMSM不同的是,電動(dòng)機(jī)氣隙不再是均勻的,此時(shí)面對(duì)永磁體部分的氣隙長(zhǎng)度增大為g+h,h為永磁體的高度,而面對(duì)轉(zhuǎn)子鐵心部分的氣隙長(zhǎng)度仍為g,因此轉(zhuǎn)子d軸方向上的氣隙磁阻要大于q軸方向上的氣隙磁阻,可將圖37a等效為圖37b的形式。圖中當(dāng)B=0°時(shí),將i(f)在氣隙中產(chǎn)生的正弦分布磁場(chǎng)稱為直軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)當(dāng)B=90°時(shí),將i(f在氣隙中產(chǎn)生的正弦分布磁場(chǎng)稱為交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)。顯然,在幅值相同的(f)作用下,直軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)要弱于交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng),于是有Lm<Lm,Lmd和Lm分別為直軸等效勵(lì)磁電感和交軸等效勵(lì)磁電感對(duì)比圖3-7b和圖1-19可以看出,插入式PMSM與電勵(lì)磁三相凸極同步電動(dòng)機(jī)相比較,兩個(gè)物理模型主要的差別表現(xiàn)在后者的Lm>Lm,兩者恰好相反對(duì)于內(nèi)裝式PMSM,因直軸磁路的磁導(dǎo)要小于交軸磁路的磁導(dǎo),故有u<Lm,其物理模型便和插入式PMSM的基本相同。對(duì)于如圖36b所示的面裝式PMSM,則有Lm=Lm=Lm,Ln稱為等效勵(lì)磁電感。且有,Ln=Lu。謝謝46、我們?nèi)粢呀邮茏顗牡?，就再?zèng)]有什么損失?！突?/p>

47、書到用時(shí)方恨少、事非經(jīng)過不知