永磁式无刷直流电动机调速性能分析与优化
直流电动机调速系统
直流电动机调速系统的能耗分析
能效比
直流电动机的能效比通常较高，可以在较高的效率下运行，减少 能源浪费。
功率因数
直流电动机的功率因数较高，可以减少无功损耗，提高电网效率。
热效率
直流电动机的热效率也较高，可以在长时间运行下保持稳定的性 能。
直流电动机调速系统的稳定性分析
抗干扰能力
直流电动机的调速系统通常具有较强的抗干扰能力，可以在复杂 的工作环境下稳定运行。
直流电动机调速系统的调速性能
调速范围
直流电动机的调速范围通常较大，可以在较 宽的转速范围内实现平滑调节，满足不同工 况下的需求。
调速精度
直流电动机的调速精度较高，可以通过精确的控制 算法实现转速的精确控制，提高生产过程的稳定性 和产品质量。
动态响应
直流电动机的动态响应较快，可以在短时间 内达到稳定转速，满足动态负载变化的需求 。
输标02入题
调压调速是通过改变电枢电压来控制电动机的转速， 具有调节方便、平滑性好等优点，但调速过程中能量 损失较大。
01
03
串级调速是通过改变转子回路的电阻来控制电动机的 转速，具有调节方便、能量损失较小等优点，但调节
范围较小且对电机结构有特殊要求。
04
调磁调速是通过改变励磁电流来控制电动机的转速， 具有调节方便、能量损失较小等优点，但调节范围较 小。
系统调试
在系统集成完成后，进行全面的 调试，确保各部分工作正常，满 足设计要求。
性能测试
对系统的性能进行测试，包括调 速范围、动态响应、稳态精度等 指标，确保系统性能达标。
优化改进
根据测试结果和实际应用情况， 对系统进行必要的优化和改进， 提高系统的稳定性和可靠性。
04
基于遗传算法的永磁无刷直流电动机优化设计
Ｏｐ ｉ ａ ｓｇ ｆＰｅ ｍ ａ ｎｔＭ ａ ｎ ｔ Ｂｒ ｓ ｅ ｓ ＤＣ ｏ ｏ ｓＢａ ｅ ｏ ｎ ｔｃ Ａｌ ｏ ｉｈ ｔｍ ｌＤｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｎｅ ｇ ｅ ｕ ｈｌｓ Ｍ ｔ ｒ ｓ ｄ ｎ Ｇｅ ｅ ｉ ｇ ｒ ｔ ｍ
ＱＡ ｉｎ ， Ａ Ｇ Ｓ ｕ ｈ ｎ ＩＮ Ｑａ ｇ Ｗ Ｎ ｈ — ｏ ｇ （ ａ ｕ ｎＵ ｉｅ ｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ， ａ ｕ ｎ０ ０ ２ ， ｈｎ ） Ｔ ｉ ａ ｎｖｒ ｔ ｏ ｃ ｎｌ ｙ Ｔ ｉ ａ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ ｙ ｓｙ Ｔ ｏ ｙ
钱 强 ，王 淑 红
（ 原理工大学 ， 太 山西太原 ０ ０ ２ ） ３０ ４
摘
要： 利用遗传算法对一 台 ４相 ７对极外转子永磁无刷直流 电动机 的永磁 体尺寸 、 气隙高度 、 电枢 长径 比、 极
弧系数 以及槽 口宽度进行 了优化设计 ， 并用有 限元 电磁场分析软件 Ｍ ｘ ｅｌ Ｄ分析了优化前后 电机磁力线 、 ａｗ ｌ２ 气隙磁
密、 电机转矩和转速随时间变化过程。仿真结 果表明 ， 优化 的电机转矩脉 动明显削 弱 ， 明了遗传算法 与有 限元数 证
值计算相结合对无刷直流电动机优化设计有较好 的效果 。 关键词 ： 无刷直流电动机 ； 优化设计 ； 遗传算法 ； 转矩脉动 ； 限元 有 中图分类号 ： Ｍ３ Ｔ ３ 文献标识 码 ： Ａ 文章编号 ：０４ ７ １ （ ００ ０ — ０ ８ ０ １０ — ０ ８ ２ １ ）２ ０ １ — ３
… …
ｃ，
计 斩
／ ２ §
． ，
… 一… … … … … … … … － ＿ … … … … … ． … … … … … … … … … 一 … … … … … ． 一 －… … 一 … 一
无刷直流电动机的转矩调速
摘要无刷直流电机是以电子换相来代替机械换相的直流电机，它保持了直流电机的优良特性，具有较好的启动和调速性能，而且它无需机械换向器，结构简单，可以从根本上克服有刷直流电机易于产生火花的弊病，因此在航天、机器人、数控机床、以及医疗器械、仪器仪表、家用电器等方面得到广泛应用。
但是，无刷直流电机运行中存在的转矩脉动问题对实现精确的位置控制和高性能的速度控制存在较大影响。
本文重点研究电机转矩调速技术及其MATLAB 仿真。
文章首先介绍了无刷直流电机的工作原理、导通方式，并通过对数学模型的分析建立了无刷直流电机的MATLAB的PID调速系统模型并调用S-函数进行了仿真，验证了模型的可行性。
关键词：无刷直流电机；转矩调速；MATLAB；PID；S-函数ABSTRACTBrushless DC motor based on electronic commutation instead of mechanical commutation of DC motor, it maintained the excellent characteristics of DC motor, and has a good performance of starting and rotate-speed adjustment, and it need not mechanical commutation, the structure is simple, can fundamentally overcome a brushed DC motor prone to spark the evils, so in space, the robot, NC machine tools, and medical equipment, instruments and meters, household appliances, etc widely used.But, brushless DC motor problems in the operation of the torque ripple of to achieve precise position control and high-performance speed control exist great influence. This paper mainly studies the brushless DC motor(BLDCM) torque speed controlling technology and its MATLAB simulation.This article first of brushless DC motor working principle, conduction mode of mathematical model, and then through the analysis of brushless DC motor established the MATLAB PID speed regulation system model and simulation, which validated the feasibility of the model.Keywords brushless DC motor(BLDCM);rotate-speed; torque speed-controlling; MATLAB; PID;S-function目录1 绪论 (1)1.1 无刷直流电机技术的发展及现状 (1)1.2 无刷直流电机的技术问题及其解决技术 (3)1.3 论文研究的主要问题 (5)2 无刷直流电机的构成及基本工作原理 (6)2.1 无刷直流电机电路的基本组成环节 (6)2.2 无刷直流电机的导通方式及基本工作原理 (7)2.3 本章小结 (10)3 无刷直流电机的数学模型 (11)3.1 无刷直流电机的数学模型及其基本关系式 (11)3.2 本章小结 (14)4 无刷直流电机的仿真模型及其验证 (15)4.1 仿真软件介绍 (15)4.2 S-函数简介及使用 (16)4.3 仿真建模及实现 (19)4.4 仿真验证及结果记录 (27)4.5 仿真结果分析 (27)4.6 本章小结 (28)结束语 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (32)1绪论1.1 无刷直流电机技术的发展及现状1.1.1无刷直流电机的发展及分类无刷直流电机已有四十余年的发展历史，最初是相对于具有机械电刷的传统的直流电机而言的。
永磁无刷直流电机调速控制系统的设计研究
Internal Combustion Engine &Parts0引言随着人类工业社会的迅速发展，能源危机是21世纪各个国家所面临的重大危机，也是要实现可持续发展所必须解决的难题。
永磁无刷直流电机的发展历史可以追溯到上世纪四十年代，直到八十年代初期，在钕铁硼稀土这一永磁材料的突破性研究取得了巨大成果，并且加上生产力迅速提升，制造投入减小的影响，永磁无刷直流电机行业迎来了蓬勃发展。
近三十年来，随着科学研究的深入，永磁体性能得到了跃进式的提升，相应的电力电子器件的完善和蓬勃发展也促进了这一行业的迅猛发展。
永磁无刷直流电机控制系统研究方向与现代电力电子技术、现代控制理论、电机集成技术和微机技术等学科密切相关，相辅相成。
科学家们通过对其研究背景、研究意义、结构组成、工作原理、数学模型、硬件电路设计、软件设计等方面的深入研究，使得永磁无刷直流电机在拥有良好调速性能的情况下，机械换向和电刷等历史研究中出现的难点获得了解决，目前永磁无刷直流电机的用途遍布各行各业，小到家用电器，大到航空航天，都有永磁无刷直流电机的身影，发展前景不可估量。
1研究背景与意义从上世纪四十年代至今，永磁无刷直流电机的发展在实际应用上与永磁材料的突破性研究，生产力迅速提升，制造投入减小，电力电子器件的迅猛发展息息相关，在理论研究上与现代电力电子技术、现代控制理论、电机集成技术和微机技术等学科的深入研究息息相关。
由于其所具有的大功率、大转矩、高速度、高性能、微型化和数字化等特点决定了该行业宽广的发展前景，也吸引了不少科研工作者的目光。
目前永磁无刷直流电机在各行各业都得到广泛的应用，小到家用电器，大到航空航天，都有永磁无刷直流电机的身影。
基于上述原因，对永磁无刷直流电机的控制系统进行合理的、科学的、系统的研究探索是非常重要且必要的，这是现代工业发展和机电一体化所提出来的必须进行的挑战，这一研究具有深远的理论意义和实际应用价值，并且会给整个社会和相关行业带来巨大的经济效益。
永磁正弦无刷直流电动机力矩波动的测量
永磁正弦无刷直流电动机力矩波动的测量
永磁正弦无刷直流电动机是一种常用的电动汽车的驱动电机，它具有轻量化、高效率、低噪音等优点，因此在电动汽车领域得到了广泛的应用。
然而，永磁正弦无刷直流电动机在运行过程中可能会出现力矩波动的问题，这会影响电动汽车的平稳性和节能性能。
因此，对永磁正弦无刷直流电动机力矩波动进行准确的测量和分析是非常重要的。
为了测量永磁正弦无刷直流电动机的力矩波动，首先需要搭建一个实验测量系统。
该系统通常包括动力学测力传感器、数据采集卡、电动机控制器和相关的数据处理软件。
在实验中，通过连接测力传感器和数据采集卡，可以实时采集电动机输出轴上的力矩数据。
然后利用数据处理软件对采集到的数据进行处理和分析，得到电动机力矩的变化情况。
在实验进行过程中，需要注意一些影响力矩波动的因素，比如电动机的工作速度、负载情况、温度等。
通过对这些因素的控制和测量，可以更准确地测量和分析永磁正弦无刷直流电动机的力矩波动特性。
最终，得到的力矩波动数据可以为电动汽车的设计和优化提供重要参考，帮助提高电动汽车的平稳性和节能性能。
综上所述，永磁正弦无刷直流电动机力矩波动的测量是一个复杂而重要的工作，通过搭建实验系统并注意相关影响因素，可以获得准确的力矩波动数据，为电动汽车的性能提升提供重要支持。
无刷直流电机设计与性能分析
无刷直流电机设计与性能分析随着电动汽车的普及和工业自动化的发展，无刷直流电机作为一种高效、精准、可控性强的电机，越来越受到工程师和研究人员的关注。
本文将探讨无刷直流电机的设计原理、性能分析以及相关应用。
一、无刷直流电机的设计原理无刷直流电机是一种利用反电动势将电能转化为机械能的装置。
与传统的直流电机相比，无刷直流电机不需要传统的碳刷和电刷组，可以减少能耗和机械磨损。
其主要部件包括定子、转子和电子调速器。
定子是无刷直流电机的固定部分，由若干个电磁铁组成。
转子则由磁铁和导电线圈构成。
电子调速器是控制整个电机的核心部件，负责接收和处理信号，并驱动转子旋转。
在无刷直流电机的工作过程中，电流通过定子的电磁铁，产生磁场。
电子调速器根据传感器返回的信号，控制定子电磁铁的通电状态，从而产生电磁力。
这个电磁力作用在转子的磁铁上，使转子旋转。
转子的旋转又会产生反电动势，通过电子调速器的处理，控制整个系统的转速和转向。
二、无刷直流电机的性能分析无刷直流电机的性能主要包括转速、转矩和效率。
1. 转速：无刷直流电机的转速取决于电子调速器的驱动信号和负载情况。
通常情况下，当负载较小时，转速较高。
而随着负载的增加，转速会逐渐降低。
2. 转矩：转矩是电机转动时产生的力矩。
无刷直流电机的输出转矩与电流成正比。
当电流增大时，输出转矩也会随之增大。
同时，转矩还受到电机的结构设计和磁铁材料的影响。
3. 效率：无刷直流电机的效率通常指电机的转动效率，即将输入的电能转化为机械功的比例。
高效率的无刷直流电机可以减少能源消耗和热量产生。
三、无刷直流电机的应用无刷直流电机在许多领域具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1. 电动汽车：无刷直流电机作为电动汽车的动力源，具有高效率、低噪音和快速响应的特点。
它可以驱动汽车前进、制动和转向，成为电动汽车领域的关键技术。
2. 工业自动化：无刷直流电机作为工业自动化装置的驱动装置，广泛应用于机器人、传送带、工业机床等设备中。
（毕业论文）永磁无刷直流电机论文
小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。
因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。
本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。
本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。
2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。
3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。
并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。
关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。
其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。
1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。
十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。
1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。
从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。
随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。
永磁同步电机性能要求与技术现状分析
在各类驱动电机中, 永磁同步电机能量密度高, 效率高、体积小、惯性低、响应快, 有很好的应用前景。
永磁电动机既具有交流电动机的无电刷结构、运行可靠等优点, 又具有直流电动机的调速性能好的优点, 且无需励磁绕组, 可以做到体积小、控制效率高, 是当前电动汽车电动机研发与应用的热点。
永磁同步电动机( PMSM)系统具有高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性以及低噪声的特点, 通过合理设计永磁磁路结构能获得较高的弱磁性能, 提高电动机的调速范围, 因此在电动汽车驱动方面具有较高的应用价值。
作为车辆电驱动系统的中心环节, 驱动电机的总体性能是设计研制技术的关键之一。
根据车辆运行的特殊环境以及电驱动车辆自身的特点, 对驱动电机的技术要求主要是:( 1)体积小、重量轻; 有较高的功率和转矩密度;( 2)要求在宽速域范围内, 电动机和驱动控制器都有较高的效率;( 3)有良好的控制性能以及过载能力, 以提高车辆的起动和加速性能。
永磁同步电机的功率因数大, 效率高, 功率密度大, 是一种比较理想的驱动电机。
但正由于电磁结构中转子励磁不能随意改变, 导致电机弱磁困难, 调速特性不如直流电机。
目前, 永磁同步电机理论还不如直流电机和感应电机完善, 还有许多问题需要进一步研究, 主要有以下方面。
1) 电机效率: 永磁同步电机低速效率较低, 如何通过设计降低低速损耗, 减小低速额定电流是目前研究的热点之一。
2）提高电机转矩特性电动车驱动电机要求低速大转矩且有一定的高速恒功率运行范围, 所以相应控制策略的研究也主要集中在提高低速转矩特性和高速恒功率特性上。
1.低速控制策略: 为了提高驱动电机的低速转矩,一般采用最大转矩控制。
早期永磁同步电机转子采用表面式磁钢, 由于直轴和交轴磁路的磁阻相同, 所以采用id= 0 控制。
控制命令中直轴电流设为0, 从而实现最大转矩控制。
随着同步电机结构的发展, 永磁同步电机转子多采用内置式磁钢, 利用磁阻转矩增加电机的输出转矩。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
当忽略谐波电压对平均转矩的影响时 ,电动机的机械特性和效率特性如下 。
411 机械特性
①从图 5 的曲线 1 、曲线 2 和曲线 3 可以看出 ,机械特性是非直线的 ,转矩较大时 ,特变软 ,呈上翘形状 。在相同γ角的条件下 ,不同电压值的机械特性为
一组近于平行的曲线 。在相同电压条件下 ,随着γ角增大 ,特性的硬度降低 。机械特性硬度随着转
·CH·
Characteristic Analysis and Optimization for Permanent Magnet Brushless DC Motors
WEI Jing2cheng ZHANG Zu2yuan
Department of Electronic Information and Electrical Engineering
第 18 卷第 2 期 魏金成等 :永磁式无刷直流电动机调速性能分析与优化
37
式中 :
Im1 =
2 3
i
2 d1
+
i2q1
(7)
ψ
=
tg- 1 (
i d1 ) i q1
(8)
式中 :θ =
ωt 为 a 相绕组和磁极轴线的夹角 ;
P
=
d dt
为微分算子符号 ; Mf
为电枢绕阻和磁极同轴
时 ,励磁绕组对电枢绕组的互感 ; R1 为每相电枢绕组的电阻 ; L d 、L q 为每相折算到 d 、q 轴的电感平
矩发生变化的原因 ,主要是直轴电流 id 的影响 。 ②若随负载转矩的变化 ,适当地调整γ角 ,使电机
工作于 id = 0 的状态 。则可得到接近普通直流电动机 的典型机械特性 。图 5 曲线 4 给出了 id1 = 0 ,定电压变 γ角时的机械特性曲线 。
412 效率特性
效率特性曲线给出在恒转矩 、恒电压的条件下电 动机的效率随γ角变化的关系 。
第 18 卷第 2 期 魏金成等 :永磁式无刷直流电动机调速性能分析与优化
39
测出内功率因数角ψ;单片机则根据输入的转速θ决定 PWM 的波形信号 ,同时根据内功率因数角ψ 对输出电压的γ角进行调整 。调整的作用是使ψ= 0 。实现 id1为零 (图 6 系统的详细电路及工作原 理 ,将另文报告) 。
γ0 = ψfq - sin- 1
3 2
R1 iq1 Um1
/
1
+
3 2
M2f I2f L 2q12q1
(9)
式中 :ψfq = tg- 1 ( L qiq1/
3 2
Mf If )
,它代表交轴磁链与激磁磁链的比值 。当恒转矩 、恒激磁工作时 ,ψfq
为常数 ,γ0 只与 Um1 有关 。
内功率因数角ψ = tg- 1 ( id1/ iq1) = 0 ,电动机输入端功率因数 cosψ = cosγ0 ,此时电压相量图如
cosθ
sinθ
sin (θ + ψ)
i a1 ib1 = ic1
2 3
cos (θ - 2π3 )
cos (θ + 2π3 )
sin (θ - 2π3 ) × id1 =
sin (θ + 2π3 )
i q1
sin (θ + ψ - 2π3 ) sin (θ + ψ + 2π3 )
× Im1
(6)
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
关键词 :无刷直流电动机 ;电压型逆变器 ;单片机 中图分类号 :TM33 ;TM351 文献标识码 :B
1 永磁式无刷直流电动机调速系统的方案
由于飞机电力传动机构及其它伺服系统中广泛地使用永磁式无刷直流电动机 ,故研究其调速 性能具有重要意义和实用价值 。永磁式无刷直流电动机保持了普通直流电动机的优点 ,它具有调 速范围广 、起动迅速 、调节特性线性度好 、可靠性高 、噪音较低 、无换向火花和对无线电不产生干扰 , 容量/ 体积之比大等优点 。但其低速运行时转速稳定性差和转矩波动比较大 ,效率较低等缺点 ,为 了减少转矩波动 ,提高转速的稳定性 ,可以采用比较多的极对数或比较多的主定子绕组相数 ,但这 样其结构和换向电路就复杂多了 。
图 3 所示 。
从相量图 3 可以看出 , 此时电动机工作在正常励磁状态 , 直轴电
枢反应为零 ,与一般直流电动机电刷位于几何中线上的情况相当 。
(2)γ > γ0 时 当增大γ,使之大于γ0 时 , id1 > 0 ,因而ψ > 0 ,其电压相量图如图
4 所示 。
此时电机相当于过励磁状态 , 直轴电枢反应是去磁的 。输入端的 功率因数角 φ = γ - ψ。
图 5 定γ角和变γ角的电动机机械特性
通过数据计算可得 ,在定转矩 、定电压的条件下 ,有一个确定的γ0 值 ,可使ψ= 0 (即 id1 = 0) ,在 ψ趋于 0 时 ,电动机的效率趋于最大 。
5 永磁式无刷直流电动机特性的优化和改进制型 PWM 控制方式及控制 系统框图
由以上分析的结论可知 ,无论是为了改善电动机的机械特性硬度还是提高电动机的效率 ,都必 须设法消除 id 电流的影响 。 ①在恒转矩 调速 、且调速范围不大的场合 ,可采取定 γ角的控制方法 :改变电压 ,即调定γ角 , 使电机工作于额定状态时 ,id = 0 ,这时电 动机的效率最高 ,在额定转矩附近的范围 内 ,机械特性近似于直线 。 ②在空气压缩 机及泵类负载的应用场合 ,由于转矩 、转 速变化范围较大 ,若要求电机保持优化的 特性 ,则宜采取变γ 角的控制方法 ,以保 证在全部工作范围内 ,id 皆等于零 ,以实 现机械特性的优化和效率的提高 。
用于飞机电力传动机构中的永磁式无刷直流电动机 ,多属中小功率电机 ,其定子绕组为三相 , 转子为凸极永磁磁极 ,一般不设阻尼绕组 ,如图 1 a 所示 。各绕组轴线位置如图 1 b 所示 。针对永 磁式无刷直流电动机的特点 : ①为了进一步减小转矩波动 ,提高转速的稳定性又能具有较好的调速 性能 ,本文采用 PWM 电压型逆变器向无刷直流电动机三相定子绕组供电方案 ,使之能够产生类似 于三相交流电动机的旋转磁通 ,从而减小转矩波动 ,提高转速的稳定性 ,并可以实现理想的调速性 能 ; ②为了进一步提高效率和调速性能 ,本文采用了定γ角和变γ角控制方式 ; ③由于本系统用于 的无刷直流电动机属中小型功率电机 ,逆变频率 (电动机转速) 比较高 ,为了在一定范围内实现 PWM 控制 ,采用大功率晶体管电压型逆变器比较合适 。
a 三相梯形波 b 三相脉宽调制波 图 2 三相脉宽调制波与三相梯形波
3 基波作用下的电流和转矩
311 电流和转矩的计算公式 当稳态时θ = 常数 , P id1 = P iq1 = 0 ,于是可得电机在 d —q 轴系的稳态基波电流和 d —q 轴系
=
Ejcosψ U1cos (γ - ψ)
(10)
图 4 γ>γ0 的电压相量图
从相量图的分析可知 ,γ = γ0 时 ,ψ = 0 。这时电动机运行在最高效率状态 。于是可得最高效
率:
η0
=
Ej
U1co sγ0
(11)
可见当电机负载改变时 ,调整γ角使之满足γ = γ0 的条件 ,即可使电机始终运行在最高效率状
均值 。
ψ为基波相电流与相电势的相位差 。在同步电机中称为内功率因数角 。ψ > 0 时 , 电流超前 ,ψ < 0 时 ,电流滞后 。由 (8) 式 ,可知提高内功率因数的条件就是使 id1 = 0 。 312 基波电压作用下电动机的相量图
(1)γ = γ0 > 0 时 γ0 是使得 id1 = 0 时的 γ角 ,由 (4) 式得到 :
四川工业学院学报
J ournal of Sic h ua n Unive rsity of Scie nce a n d Tec h nology
文章编号 : 100025722 (1999) 0220035205
永磁式无刷直流电动机调速性能分析与优化
魏金成 3 张祖媛
电工学教研室
摘 要 :介绍了 PWM 电压型逆变器供电的无刷直流电动机方案 ,永磁式同步电动机的基本方程 ; PWM 电压型逆变器输出电压公式 ;无刷直流电动机的电流和转矩 ;电动机的机械特性和效率特性 ;用单 片机实现的无刷直流电动机特性的优化控制 。
ud1 =
uq1
3 2
Um1
sinγ cosγ
=
R1 id1 +θL qiq1 R1 iq1 - θL did1 +θ
3 2
Mf If
(4)
由 (2) 式和 (3) 式可得基波电压作用下的转矩 :
M1
=
np (〔L q -
L d) id1 ·Iq1 +
3 2
Mf If iq1〕
(5)
由于 id1 、iq1 在稳态时是常数 ,所以 M1 是常数 。将 id1 、iq1 变换到三相轴系 ,便得电枢三相电流 :
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
36
四川工业学院学报 1999 年
波〔3〕。这些电压波形如图 2 。