任务5 通用变频器控制永磁同步电动机资料
同步电机控制ppt课件
❖ 转动惯量小，允许脉冲转矩大，可获得较 高的加速度，动态性能好；
❖ 结构紧凑，运行可靠。
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8.3.1 梯形波永磁同步电动机的 自控变频调速系统
1. 概 述 无刷直流电动机实质上是一种特定 类型的同步电动机，调速时只在表 面上控制了输入电压，实际上也自 动地控制了频率，仍属于同步电动 机的变压变频调速。
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系统组成
图8-3 由交-交变压变频器供电的大型低速同步电动机调速系统
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8.3 自控变频同步电动机调速系统
本节摘要
❖ 基本结构与原理 ❖ 梯形波永磁同步电动机（无刷直流电
动机）的自控变频调速系统 ❖ 正弦波永磁同步电动机的自控变频调
速系统
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8.3.0 基本结构与原理
图8-7 自控变频同步电动机调速系统结构原理图
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解决方案
这时，须采用“直流侧电流断续”的特 殊方法，使中间直流环节电抗器的旁路晶闸 管导通，让电抗器放电，同时切断直流电流， 允许逆变器换相，换相后再关断旁路晶闸管， 使电流恢复正常。
用这种换流方式可使电动机转速升到额定 值的 3%~5%，然后再切换到负载电动势换 流。
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8.2.3 由交-交变压变频器供电的大型低 速同步电动机调速系统
第8章
同步电动机变压变频 调速系统
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❖ 学习要点： 1、同步电动机变压变频调速的特点及其 基本类型。 2、转速开环恒压频比控制的同步电动机 群调速系统; 3. 由交-直-交变频器供电的大型低速同步 电动机调速系统
➢难点：
他控、自控变频调速系统。
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8.1 同步电动机变压变频调速的特点 及其基本类型
变频空调中永磁同步电机的高性能控制
变频空调中永磁同步电机的高性能控制收藏此信息打印该信息添加：赵铁夫刘智超黄立培来源：未知1 引言随着全世界范围能源危机的到来，各国政府都在为经济可持续发展的目的积极地推广节能降耗技术。
作为家庭用电的主要设备之一，传统的定频空调器由于其运行效率低下正在逐渐退出市场。
新一代的变频空调器因为具有节能效果明显、温度调节平稳、整个频率范围内运行噪声低等一系列优点，因而受到市场的关注[1]。
由于变频器供电的特点以及压缩机运行的特殊性，普通异步电机往往会出现效率低，噪声大等问题，难以达到较好的运行性能。
永磁式同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等特点。
和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好。
永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速控制，因此永磁同步电机矢量控制系统在变频空调中的应用也引起了广泛关注。
对于空调中的压缩机负载，在电机转子每旋转一周的过程中，由于压缩机气缸内压力的变化，电机的负载转矩会周期性的波动。
对于传统的矢量控制方式，这样就不可避免的产生了较大转速波动，影响了压缩机工作的性能。
为解决上述问题，本文将无速度传感器永磁同步电机矢量控制系统应用到变频空调中，以快速准确的跟踪负载转矩，并提出了一种q轴指令电流复合控制方法来减小转速的波动，实现永磁同步电机的高性能控制[2]。
2 永磁电机与无速度传感器矢量控制系统2.1 永磁电机的分类和特点习惯上，根据永磁电动机转子磁钢几何形状的不同，可以分为永磁同步电动机(permanent-magnet synchronous motor，pmsm)和无刷直流电动机(brush-less dc motor，bldcm)两种。
两者有很多相似之处，它们之间最大的区别是:当转子旋转时，在定子上产生的反电动势波形不同。
永磁同步电机的反电势为正弦波，而无刷直流电机为梯形波。
变频器在永磁同步电机中的应用
变频器在永磁同步电机中的应用随着科技的不断发展，永磁同步电机作为一种新型的电机类型，已经开始逐渐取代传统电机的地位，而在永磁同步电机中使用变频器已经成为了一个常见的选择。
下面我们将探讨变频器在永磁同步电机中的应用以及它所带来的好处。
一、变频器的作用变频器是一种将电源的直流变为交流并改变频率的装置。
在永磁同步电机中，变频器可以对电机的转速进行控制。
变频器不仅可以控制电机的转速，还可以控制电机的转矩。
利用变频器控制的好处是可以使永磁同步电机完全发挥出其优势，包括高效率、高功率密度、高动态性能、低噪声、低振动等等。
二、变频器的优点1. 精确控制转速在永磁同步电机中，变频器可以精确控制电机的转速。
这种精确控制不仅可以通过调整输出频率来实现，还可以通过调整电压来实现。
这个过程可以通过变频器内的转速控制回路来完成，这使得永磁同步电机可以完美地适应各种负载条件。
2. 提高效率变频器可以提高永磁同步电机的效率。
传统的电机在启动时需要承受较大的电流冲击，这会导致电机的线圈出现过度加热，同时会造成能量的浪费。
而在使用变频器的情况下可以使永磁同步电机以较低的电流启动，并平稳地加速电机，从而可以减少电机线圈的过度加热和能量的浪费，提高电机的效率。
3. 节省能源使用变频器可以节省永磁同步电机的能源。
这意味着可以降低运行成本。
变频器可以通过分析永磁同步电机的负载情况以及需要的输出功率，对电源进行精确的控制，从而达到节省能源的目的。
4. 增加电机使用寿命传统的电机使用过程中，一些由于负载变化等因素造成的电机运行异常，例如电机被过载，会导致电机的寿命受到影响。
而使用变频器可以有效地解决这个问题。
使用变频器精确地控制电机的运行状态，避免电机过载运行，有助于延长电机的寿命。
5. 提高电机的精度和稳定性使用变频器可以改善永磁同步电机的精度和稳定性。
由于变频器可以精确地控制电机的运行状态，使电机转速更加稳定准确，能够提高电机的准确度和稳定性，降低电机出现失调和漂移的情况。
变频空调中永磁同步电机的高性能控制
变频空调中永磁同步电机的高性能控制摘要：随着能源危机的不断加剧，节能减排成为当今社会发展的重要议题。
变频空调作为一种节能环保的设备，其性能和控制方法受到了广泛的关注。
永磁同步电机作为变频空调中的重要组成部分，其控制方法对于整个系统的性能具有重要影响。
本文将介绍变频空调中永磁同步电机的高性能控制方法，包括矢量控制、直接转矩控制、滑模变结构控制、模型参考自适应控制、神经网络控制、反步控制和非线性解耦控制等方法。
关键词：永磁同步电机；变频空调；控制方法；引言随着能源短缺和环境问题的日益突出，高效节能的空调成为市场需求的主流。
变频空调由于其显著的节能效果和高度适应性，被广泛用于各种场合。
在变频空调中，永磁同步电机作为一种先进的驱动方式，能够实现高精度、高效率的控制。
本文将探讨永磁同步电机在变频空调中的应用及高性能控制策略。
一、永磁同步电机概述永磁同步电机是一种基于永磁体励磁的同步电机，其转子结构通常采用永久磁铁进行励磁。
与异步电机相比，永磁同步电机具有更高的效率和功率密度，因此在许多高精度、高效率的电力驱动应用中被广泛采用。
二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
当导体在磁场中切割磁力线时，导体中会产生电动势，从而产生电流。
在永磁同步电机中，导体（通常为铜线）嵌入在定子槽内，而永磁体作为转子置于定子内侧。
当转子旋转时，导体在磁场中切割磁力线，从而产生感应电动势。
感应电动势的大小与导体切割磁力线的速度和磁场的强度有关。
三、优势及缺点永磁同步电机的优势主要表现在以下几个方面：1. 高效率：由于其转子结构简单，无需外部励磁电源，因此运行效率高。
2. 高功率密度：由于其转矩和转速特性优良，因此具有较高的功率密度。
3. 精确控制：采用磁场定向控制等技术，能够实现精确的速度和转矩控制。
4. 适用范围广：适用于高、低速范围运行，且具有较强的过载能力。
然而，永磁同步电机也存在一些缺点：1. 依赖稀土资源：其转子通常采用稀土永磁材料，因此制造成本较高。
变频空调中永磁同步电机的高性能控制
变频空调中永磁同步电机的高性能控制摘要：本文主要探讨了变频空调中永磁同步电机的高性能控制方法。
通过采用矢量控制技术和改良算法，实现了对永磁同步电机的精确控制，提高了变频空调的能效比和舒适度。
实验结果表明，该控制方法具有良好的控制性能和实际应用价值。
关键词：变频空调；永磁同步电机；控制；矢量控制引言：随着人们生活水平的提高和科技的发展，变频空调作为一种先进的空调设备，逐渐成为人们日常生活和建筑工程中的重要组成部分。
在变频空调中，永磁同步电机是一种常见的驱动电机，其高性能控制对于提高空调能效比和舒适度具有重要意义。
本文将探讨变频空调中永磁同步电机的高性能控制方法，希望能对有关方面的理论与实际工作起到一定的借鉴作用。
一、研究背景变频空调作为一种先进的空调设备，其核心技术在于对电机的控制。
传统的定频空调采用固定频率工作，能耗较高且舒适度不佳。
而变频空调可以根据环境温度和负载情况实时调整工作频率，从而实现节能减排和提升舒适度的作用。
在变频空调中，永磁同步电机是一种具有高效率、高精度、低噪声等优点的驱动电机。
因此，研究永磁同步电机的高性能控制方法具有重要意义。
二、研究目的本研究的目的是通过采用矢量控制技术和改良算法，实现变频空调中永磁同步电机的高性能控制，从而提高变频空调的能效比和舒适度。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 矢量控制策略研究：分析矢量控制技术的原理和实现方法，研究不同矢量控制策略的优缺点，为后续实验提供理论支持。
2. 磁场定向控制研究：通过检测或估计电机转子磁通的位置及幅值，选择合适的磁场定向角度，实现永磁同步电机的磁场定向控制。
3. 转矩控制研究：通过对电流进行调节和控制，实现永磁同步电机的转矩控制，提高电机的输出转矩和能效比。
4. 速度控制研究：根据负载情况和实际需求，通过调节电机的转速，实现变频空调的速度控制，提高舒适度。
5. 改良算法研究：针对负载波动等特点，提出减小电机转速脉动的改良算法，提高电机的动态性能。
同步电动机的变频控制方法_126607623
u e = R e i e + p ψ ed
转子阻尼绕组电压空间矢量方程：
0 = R d i dd + p ψ dd 0 = R d i dq + p ψ dq
整理后电机电压方程为：
⎜⎛ usd ⎟⎞ ⎜⎛ Rs + pLsd
⎜ usq ⎟ ⎜ ωLsd
⎜ ⎜
ue
⎟ ⎟
=
⎜ ⎜
无换向器电机运行特性分析
定转子磁势
断续换流示意图
转矩角与换流 角关系
(忽略重叠角)
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换流角γ0＝0°时 转矩波形
换流角γ0＝60° 时转矩波形
稳态转速公式：
n
=
3 π
CeΦ
6 U 2 cos α f cos( γ 0 −
− Id R∑
μμ
) cos
2
2
调速途径：
调节整流测导通角α
功率因数：
调节转子磁通Φf
速度环电流环控制：根据转矩表达式，在δT基本保 持恒定条件下，控制电机定子电流大小即可调节电 机电磁转矩。电机速度环给出转矩指令值，转矩指 令值经过电流环计算得到电压指令值去控制前端整 流器，由此实现整个无换向器电机的控制。
无换向器电机换相方法
电机反电势波 形与换相点
逆变器电流 波形
反电势换流法（自然换流法）：同步机负载本身能发出反电 势，晶闸管可以利用反电势进行换流。
n与频率f有严格的对应关系－ n=60f/pm；
2. 效率高，功率因数高且可调； 3. 定转子气隙大、转矩动态响应快，所以控制
性能优异,并且容易实现大容量；
隐极式同步电机特点： ¾ 转子外形为圆柱体，定转子铁心间气隙均匀，
永磁同步电机工作原理及控制策略
永磁同步电机工作原理及控制策略永磁同步电机的工作原理是基于电磁感应定律和磁场力的作用。
其核心部分是由定子和转子组成的。
定子包含绕组，带有若干个相位的线圈，而转子则是由永磁体组成。
当定子绕组通过电流时，产生的磁场会与转子的永磁体产生相互作用，从而产生力矩。
通过极性的切换和稳定的控制，可以实现转矩和速度的调节。
永磁同步电机的控制策略主要包括转矩控制和速度控制两种。
转矩控制是通过改变定子电流的大小和相位来控制电机输出的转矩。
一种常见的转矩控制方法是矢量控制，即将电机的电流矢量旋转到与转子磁场矢量相对齐，从而实现最大转矩输出。
在转矩控制中，还可以采用感应电压控制、直接扭矩控制等方法，具体选择哪种方法取决于应用的具体要求。
速度控制是通过调节输入电压的大小和频率来控制电机的转速。
可以采用开环控制和闭环控制两种方法。
开环控制是根据速度需求提供恰当的电压和频率给电机，但不能调节电机的转矩。
闭环控制则通过添加速度反馈，将实际速度与设定速度进行比较，再调整电压和频率输出，实现电机转速的精确控制。
在永磁同步电机的控制中，还常常使用了空间矢量调制（Space Vector Modulation，SVM）技术。
SVM是通过将三相AC电压转换成恰当的电压矢量，控制定子电流的大小和相位。
这种技术可以提高电机的效率、减少电流谐波和噪音，并改善电机的动态性能。
总结起来，永磁同步电机的工作原理是利用磁场力的作用实现高效的电动机转矩和速度调节。
其控制策略包括转矩控制和速度控制，通过改变电机的电流、电压和频率来实现精确的控制。
在控制过程中，SVM技术可以提高电机的效率和动态性能。
随着科技的进步和电机控制技术的发展，永磁同步电机在各个领域的应用将会越来越广泛。
永磁同步电机PPT课件
永磁同步电动机的转子磁路结构
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
2、内置式转子磁路结构
永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内 圆之间有铁磁物质制成的极靴，极靴中可以放置铸铝 笼或铜条笼，起阻尼或(和)起动作用，动、稳态性能 好，广泛用于要求有异步起动能力或动态性能高的永 磁同步电动机。内置式转子内的永磁体受到极靴的保 护，其转子磁路结构的不对称性所产生的磁阻转矩也 有助于提高电动机的过载能力和功率密度，而且易于
永磁同步电动机
主磁场方向不同：径向磁场式和轴向磁场式。
电枢绕组位置：内转子式（常规式）和外转 子式。
转子有无起动绕组：无起动绕组电动机（常 称为调速永磁同步电动机）和有起动绕组电 动机（常称为异步起动永磁同步电动机）。
供电电流波形：可分为矩形波永磁同步电动 机（简称为无刷直流电动机）和正弦波永磁 同步电动机（简称为永磁同步电动机）。
1. 表面式转子磁路结构 2. 内置式转子磁路结构 3. 爪极式转子磁路结构 4. 隔磁措施
3、爪极式转子磁路结构
1—左法兰盘 2—圆环形永磁体 3—右法兰盘 4—非磁性转轴
3、爪极式转子磁路结构
左右法兰盘的爪数相同，且两者的爪极互相 错开，沿圆周均匀分布，永磁体轴向充磁，因 而左右法兰盎的爪极分别形成极性相异，相互 错开的永磁同步电动机的磁极。爪极式转子结 构永磁同步电动机的性能较低，又不具备异步 起动能力，但结构和工艺较为简单。
1、表面式转子磁路结构
插入式转子结构使用特点
这种结构可充分利用转子磁路的不对称性 所产生的磁阻转矩，提高电动机的功率密度， 动态性能较凸出式有所改善，制造工艺也较简 单，常被某些调速永磁同步电动机所采用。但 漏磁系数和制造成本都较凸出式大。
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任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
1.5.1任务目标
（1） 了解永磁同步电动机与普通异步电动机的 区别。
（2） 掌握变频器控制永磁同步电动机的参数设 定方法和注意事项，了解永磁同步电动机的U/f比。 （3）观察永磁同步电动机起动、停止时电流的变 化，了解其起、停过程和普通异步电动机的不同 。 （4）体会永磁同步电动机的无滑差运行现象。
V
4 LI1 ATV 31
4 LI2
L1 PE U
U
L3 W
W
24V
M 3~
PE
电路图
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
（3）参数设定
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
（4）起动电机，观察电流及频率输出
将变频器面板显示调整为显示电机电流（SUP— LCR），合上S1，观察变频器输出电流，如输出电流一 直增加，关闭S1，调整UnS设定值（降低电压值），增 加Acc、Dec值，重复以上操作，直到电动机起动起来。 记录最大起动电流和稳定运行电流。 将变频器面板显示调整为显示输出频率（SUP— rFr），观察变频器频率输出，用闪光测速仪测定转子转 速。
中国具有丰富的稀土资源，给永磁电 机的发展创造了条件；但国际上稀土永 磁电机的发展因资源稀缺而受制约。为 此，稀土永磁同步电机将成为出口的理 想产品。——
/cpzx-xcp-xt.htm
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
稀土永磁同步电机特点
1.5.3任务准备 认真阅读变频器使用说Hale Waihona Puke 书。1.5.4任务实施报告
（1）记录以上各种状态下电动机的起动、停 止电流。 （2）记录不同频率下电动机的转速，体会同步 电动机的转子转速与同步速的关系。 （3）讨论：为什么同步电动机的起动、停止 电流比稳定运行电流大得多？
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
1.5.2 任务实施步骤 （1）明确任务设备 ATV31变频器、永磁同 步电动机、闪光测速仪。 （2）按图接线 ATV31变频器的动力引出线和 控制线已经引出到实训板的端子上，在接线时不 需打开变频器的面板，将电机线直接引到相应的 端子上，并确认相应的线号。
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
L 11 L12 L13
L1、L2、L3为三相 380V电源进线，Q1为小 型断路器，M为永磁同 步电动机，S1、S2为转 换按钮，用于变频器的 外部端子起动，其中S1 为正向起动，S2为反向 起动（通过设定变频器 内部参数来确定），PE 为保护接地。
1 Q1 2
3
5 S1 3 S2 3 6
4
L2 V
（9）找到FCS菜单，恢复到出厂设定并关 闭ATV31变频器电源。
在使用变频器时应首先掌握将所有参数恢复工 厂设定这一功能，这是由于高性能变频器的参数众多，
在调试某一特殊功能时往往需要反复调试，有时会将参 数调乱，采用恢复工厂设定这一功能可以使变频器恢复 原始状态以便重新调试。
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
使用变频器控制永磁同步电机注意事项
3.在起动运行以前，应检查转矩提升参数设置值。 若转矩提升参数之设定比较高，可能会发生起动电流 太大导致变频器保护的故障情况发生。在调试过程中 应反复调试直至变频器、电动机运行在最佳状态。 4. 在条件允许的情况下，尽量增加加速、减速时间 设定值。
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
知识点：永磁同步电动机
型 号 FTY 180-4 转子材料 永磁铁氧体 电压/频率 220V/50Hz 最大频率 85Hz 标称功率 180W 标称电流 1.8A 最大转速 2550rpm
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
同步电动机是转子的转速始终与定子旋转 磁场转速相同的一类电动机。 永磁同步电动机的转子使用永磁材料，目 前多使用铷铁硼等稀土材料。 ——稀土永磁同步电动机
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
800W稀土永 磁同步电动机 SYGT53-6与 相应的三相异 步电动机Y536损耗分配和 效率的比较
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
控制精度高，调速范围宽
同步电动机的变频器控制系统无需采用闭环控 制，就可保证电动机的转速精度达到0.1~0.01%。 如果采用高精度变频器，在开环控制的情况下，就 能达到 0.01% 的调速精度，且调速范围可达100%。
高起动力矩，高过载能力 稀土永磁同步电动机起动力矩和过载能力均比三相异 步电动机高出一个功率等级，最大起动力矩与额定力矩之 比可达3.6倍，而一般异步电动机仅有1.6倍。 运行效率高，节能效果明显 无滑差，无转子铜损、铁损；功率因数接近于1；定子 电流小，铜耗小，效率提高；铁耗及其他杂散损耗小；稀 土永磁同步电动机的额定效率比异步电动机高4%-7%，但 在整个负载变化范围内的平均效率，比三相异步电动机可 高出12%。
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
使用变频器控制永磁同步电机注意事项
1.永磁同步电动机的标称功率是额定频率下（我国 一般标注50Hz）的功率，而电动机的调频范围一般要大 于额定频率，当电动机运行在大于额定频率区间时，电 动机轴侧的输出功率要大于标称功率值，因此选择传动 变频器时，应考虑电动机的运行频率范围。 2.变频器压频比参数应符合电动机要求，特别是调频 范围比较宽、最终转速比较高的同步电动机。
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机
（5）适当增加电动机的加减速时间，观察 电动机起动电流、停止电流。 （6）适当减小电动机的加减速时间，观察 电动机起动电流、停止电流。
（7）电动机反向运行，观察电动机反向起 动电流以及停止电流。
（8）将变频器频率设为85Hz，重复上述步 骤。
任务5 通用变频器控制 永磁同步电动机