PMSM和BLDC电机演示幻灯片.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ReversePark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）和与转子位置结合，经过Park变换从两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系和；（3）转子速度/位置反馈模块将测量的转子角速度与参考转速进行比较，并通过PI调节器产生交轴参考电流；（4）交、直轴参考电流与实际反馈的交、直轴电流进行比较，取直轴参考电流为0。再经过PI调节器，转化为电压和；（5）电压和与检测到的转子角位置相结合进行反Park变换，变换为两相静止坐标系的电压和；（6）电压和经过SVPWM模块调制为六路开关信号从而控制三相逆变器的开通与关断。当变化时，与产生偏差，经PI调节器输出设定值,和实际交轴电流比较，得到偏差，用来调节实际交轴电流；如果直轴电流不为0，因为直轴电流给定值为0，产生直轴电流偏差；以上两个偏差电流和经过PI调节器及反Park变换后为SVPWM调制算法提供两相电压，从而进一步调节电压空间矢量，并通过逆变器来调节电机的转速，然后重复上述过程，实现了转速和电流的双闭环控制系统。谢谢！