永磁同步電機原理及應用特性研究目錄TOC\o"1-2"\h\u11855永磁同步電機原理及應用特性研究 127871關鍵詞：永磁同步電機；原理；應用特性 1103861、引言 1233612、永磁同步電機原理與應用 2281682.1永磁同步電機基本結構 2247432.2電機工作原理 2178242.3電機控制原理 4264073、結語 515469參考文獻 5摘要：永磁同步電機具有效率高、功率密度大等優(yōu)點。它的動力裝置在電動汽車電動驅動系統(tǒng)中是最有利的存在，比其他的電機更具有優(yōu)勢，而且還有非常廣闊的用途。作為車輛，安全是一個非常重要的指標。關鍵詞：永磁同步電機；原理；應用特性1、引言二十一世紀以來，各學科之間的相互交流與滲透愈加明顯，對永磁同步電機的研究、矢量控制理論、數(shù)字化控制技術和智能算法的交叉與融合，使現(xiàn)代電機驅動技術得到快速發(fā)展。特別是近幾年來，永磁同步電機硬件不斷升級，電機控制方法也在不斷的優(yōu)化創(chuàng)新；數(shù)字處理技術的不斷進步，智能算法的不斷推出，都極大地推動了永磁同步電機控制技術的進步。但隨著永磁同步電機系統(tǒng)傳統(tǒng)控制技術的成熟與發(fā)展，以及工業(yè)化的不斷發(fā)展，數(shù)控領域對永磁同步電機速度控制系統(tǒng)的應用要求也越來越苛刻。現(xiàn)有的控制方法已經不能夠滿足數(shù)控等領域對電機速度的精確要求。所以，對永磁同步電機速度的高精度控制成為控制領域的研究重點。目前，眾多研究者從兩方面來提高對永磁同步電機速度控制的精度，一種是替換硬件，更新結構，通過對永磁同步電機結構的更新，研發(fā)新型材料來替換傳統(tǒng)材料必然會提高對速度控制的精準度；另一種是通過改變控制方法來提高系統(tǒng)的性能。永磁同步電機依靠其響應迅速和扭矩大等優(yōu)點，已經是電動汽車最重要的一部分。尤其是在當今工業(yè)發(fā)展的時代，永磁同步電機處于不可替代的地位，在好多生產設備和運輸工具中都能看到PMSM。低碳時代以來，隨著設備的更新?lián)Q代，以及控制方法的不斷研究發(fā)展，電磁學和現(xiàn)代計算機測控技術的不斷交叉融合，互相滲透，都給永磁同步電機控制技術帶來了一定的進步。2、永磁同步電機原理與應用2.1永磁同步電機基本結構永磁同步電動機的特性最為突出，很容易識別出與其他電動機的區(qū)別，同時小部分的結構也與普通異步電動機相似。普通電動機的部件與永磁同步電動機的部件相似，只是電動機的轉子是永磁體。其主要部件包括永磁轉子、定子繞組、電機風扇、外殼等部件。異步電動機有一個非常獨特的轉子結構，它的質量比永磁定子的質量高得多。永磁同步電機基本結構如下圖2-1所示。圖2-1永磁同步電機基本結構圖2.2電機工作原理2.2.1永磁同步電機運行條件為了建立永磁同步電機主磁場的連續(xù)磁場和連接到直流勵磁力矩的磁場，有必要設置磁場受極性影響的條件；然后對稱風被分為三個階段，作為電動勢，或作為影響瞬間的電流載體；當前面的運動過程導致車輪轉動時，磁極相產生的磁場跟隨著軸旋轉，按順序一步一步地停止繞組的磁勢。繞組會提供一個三相對稱的交流電勢，其大小和方向會周期性地改變。在外線上可以提供所需的交流能量。由于對稱性，潛在工業(yè)的三相對稱是安全的。對于旋轉引擎，如果用永磁體代替直流旋轉，同步發(fā)動機將變成永磁體。電動汽車上最常用的電機也可以稱為正弦波永磁同步電機電機，從字面意思理解這種電機的內部構成是擁有永磁體的，電機的轉子就是永磁體，為了配合這一類型的轉子使其工作效率提高，定子的分布方式也極為特殊。定子的分布方式是三相正弦分布，這樣就可以使氣隙磁密沿空間分布。這就是正弦波永磁同步電機的名稱。正弦波永磁同步電動機是現(xiàn)在生活中比較常見的電機也是非常典型的機電和其他設備一體化電動機。它主要還是包括電機本身，還包括位置傳感器、電力電子變換器和驅動電路。將滑模觀測器與高頻電壓信號注入法相結合，使內置式永磁同步電機的無位置傳感器矢量控制系統(tǒng)在無位置傳感器的閉環(huán)矢量控制模式下平穩(wěn)啟動，并能在低速和高速運行時獲得更準確的轉子位置觀測信息。在永磁同步電動機定子上施加脈寬調制的三相交流電時，定子電樞產生空間磁場，與永磁轉子相互作用，產生與定子旋轉磁場方向相同的電磁轉矩輸出。當輸出轉矩T超過轉子的摩擦轉矩和永磁體的阻尼轉矩時，電機開始向外工作，繼續(xù)加速直至同步。永磁同步電動機的工作原理與同步電動機的工作原理基本相同。永磁同步電動機應用廣泛。而感應電動機是一種常見的交流電動機。其特點是：在穩(wěn)態(tài)運行時，轉子轉速與電網頻率之間的關系不會變成同步轉速。當電網頻率恒定時，同步電動機的轉速在穩(wěn)態(tài)下是恒定的，與負載無關。2.2.2永磁同步電機運行方式電動機有三種主要的運行模式，通常是發(fā)電機、電動機和補償器。發(fā)電機運行是同步電機最重要的運行方式，電機運行是同步電機的另一種重要運行方式。同步電機的功率因數(shù)是可調的。在無調速的情況下，使用大型同步電機可以非常有效的提高運行效率。近年來,小型同步電動機在變頻感應電動機,也被稱為感應電動機,通過互動交流電機產生電磁轉矩氣隙旋轉磁場與轉子繞組中感應電流,并實現(xiàn)機械能轉換為機械能。2.2.3永磁同步電機工作原理永磁同步電動機的工作原理如下：永磁同步電動機主磁場的建立：勵磁繞組連接上直流勵磁電流，在極性之間的區(qū)域建立上勵磁的磁場，就是在建立主磁場。永磁同步電動機載流導體：三相對稱電樞繞組作為功率繞組，成為感應電勢或成為感應電流的主載體。永磁同步電動機的切割運動：原動機帶動轉子旋轉（通過機械能輸入電機）。兩個極性相之間的勵磁磁場隨軸旋轉，依次切斷定子繞組（等同于繞組的導體反方向切斷勵磁磁場）。永磁同步電動機交流電動勢的產生：由于電樞、繞組和主磁場之間的相對剪切運動，電樞繞組會產生大小和方向周期性變化的三相對稱交流電動勢。通過出線，就可以供應交流電電源。永磁同步電動機的交變對稱性：由于旋轉磁場的極性，感應電動勢的極性發(fā)生變化；因為電樞繞組的左右對稱性，這才保證了感應電勢的三相對稱性。2.3電機控制原理2.3.1永磁同步電機控制方式受控式:顧名思義，需要其他控制裝置來驅動電機的正常運行。自動控制式:自由控制電機運行，永磁同步電機是指電流頻率和速度同步運行，自動控制是控制電流頻率來實現(xiàn)速度控制，通常采用矢量控制。矢量是通電后指定子繞組產生的具有方向和幅度的磁勢。磁勢與轉子永磁體產生的磁勢相互作用，以旋轉電機轉子。通過空間坐標變換，將定子三相靜止坐標系轉化為定子兩相靜止坐標系，再將定子兩相靜止坐標系轉化為轉子兩相旋轉坐標系。旋轉框架相對于轉子靜止。2.3.2永磁同步電機控制原理與要求電動汽車的驅動電機控制器是整個汽車驅動系統(tǒng)的控制核心。它決定了驅動電動機的速度和轉矩指令根據(jù)電信號等信息的位置變速桿(向前、向后、中性、高速度和低速度),油門,剎車和動力電池的剩余力量,以便控制驅動電動機的運行。這實際上是控制系統(tǒng)根據(jù)每個信息計算出的命令數(shù)據(jù)，為驅動電機提供電流。早期的電動汽車使用直流電機?？刂浦绷麟姍C的內部結構簡單，速度控制比其他普通電機容易。同時，電池作為車輛的主要動力源，也為電機提供直流。電機控制器是控制主牽引電源與電機之間能量傳遞的專用裝置。由外部控制信號接口電路、電機控制電路和驅動電路組成。電機驅動器和電機控制器作為電動汽車的關鍵部件，在整個電動汽車系統(tǒng)中起著非常重要的作用，使電動汽車得以運行。(1)電機控制器原理:電機控制器作為整個汽車制動系統(tǒng)的控制中心，由變頻器和控制器組成。逆變器從電池接收直流電能量，并將其轉換成三相交流電，為汽車的馬達提供動力。控制器接收電機速度和其他信號，并將它們反饋給儀器。當發(fā)生制動或加速時，控制器控制變頻器的頻率，達到加速或減速的目的。(2)電動汽車對電機控制系統(tǒng)的要求:由于電動汽車的特殊性，電動汽車的實際駕駛工況較為復雜，不僅需要適應各種氣候的影響，還需要進行不同工況下的安全測試，以確保駕駛員和乘客的舒適性和安全性。電機控制器作為電動汽車的核心部件，直接影響整車的行駛性能。因此，必須滿足以下要求。①要求有優(yōu)良的轉矩控制特性，能滿足頻繁啟動、停止、加減速、低速高轉矩爬升、高速低轉矩恒功率運行等工況。(2)要有較寬的轉速范圍，并能高效率運行。③啟動、加速時可提供較大的啟動扭矩和輸出功率，運行平穩(wěn)時對工作效率要求較高。④制動能量的回收，實現(xiàn)電池能量的反饋，提高電動汽車的行駛里程。⑤驅動控制系統(tǒng)必須符合車輛電氣系統(tǒng)的安全標準。3、結語本問主要了解永磁同步電機的基本結構，闡述永磁同步電機的種類、運行方式、工作原理及控制原理，通過以上內容才能了解永磁同步電機，能夠更快的理解永磁同步電