采用永磁同步电机的电动叉车控制系统的功能特点与设计
叉车线控转向系统转向执行电机控制器设计
叉车线控转向系统转向执行电机控制器设计近年来,物流业的蓬勃发展为叉车产业的兴起提供了良好的平台。
因其特殊的工作环境及自身特点,使得叉车对转向系统的要求较高,而且转向性能的优劣
直接影响到叉车行驶的安全性、操纵稳定性和工作效率。
线控转向作为新型的转向系统,它取消了转向盘与转向轮间的机械连接,转
向过程通过电信号方式控制,既能减少驾驶员的体力消耗,又可通过软件改变传
动比,因此,研发一款适用于叉车的线控转向系统具有广泛的市场前景。
本论文致力于研发叉车线控转向系统执行电机控制器。
主要研究工作包括以下内容：选用性能优异的永磁同步电机(简称PMSM)作
为叉车线控转向系统的执行电机,采用id=0的矢量控制策略,设计了基于电流环、速度环、位置环组成的三闭环控制系统方案。
利用Simulink对控制器进行系统建模仿真,结果表明：电机控制策略及控制器方案设计正确可行。
为获取执行电机转子位置和转速信息,设计了基于四线式旋转变压器和
AD2S1200解码芯片的硬件解码模块。
利用该模块解码获得的转子位置,提出一种基于电机转子电气角度与机械角度关系的过零检测角度获取方法,准确获取方向盘转角和前轮转角信息。
此外,按照功能需求,基于MC56F8367主控芯片进行详细的软硬件设计并给
出调试结果。
搭建了叉车线控转向模拟实验台架,并基于实验台架和控制器进行了叉车线控转向静态性能实验和动态性能实验。
实验结果表明,本文所设计的控制器瞬态响应快,位置跟随误差较小,能够满足叉车线控转向执行电机的控制要求。
电机电器系统中的永磁同步电机控制技术
电机电器系统中的永磁同步电机控制技术随着现代技术的不断进步，永磁同步电机作为一种高效率、低噪音、轻量化的电机形式，已经成为了电机领域的重要研究对象。
而永磁同步电机的控制技术则是决定其性能和效率的重要关键因素。
一、永磁同步电机的特性和应用永磁同步电机是一种以磁场作为能量转换媒介的电机，其转子磁极一般采用永磁材料，相对于其他电机，它具有以下特点：1. 高效率：永磁同步电机的磁场产生与电流无关，不会产生电流损耗，因此具有高效率的优点。
2. 轻量化：与其他电机相比，永磁同步电机的结构更加简单，相对于交流异步电机或者直流电机来说，具有更轻量化的特点。
3. 低噪音：永磁同步电机具有转子非接触性质，因此摩擦和噪音相对较低。
基于以上特点，永磁同步电机被广泛应用于各种行业和领域，例如：1. 机床行业：永磁同步电机可以应用于高速、高精度、高刚性机床的驱动器，提高了机床的加工精度和效率。
2. 电动汽车行业：永磁同步电机因为其高效率和轻量化的特点，被广泛应用于电动汽车的驱动器，提高了汽车的续航里程和动力性能。
3. 工业领域：永磁同步电机可以应用于电动机的驱动系统，例如风力发电、水泵、空调等领域。
二、永磁同步电机的控制技术永磁同步电机的控制技术主要针对其转速和电流进行控制，以提高其效率和稳定性。
1. 转速控制永磁同步电机的转速控制，主要是通过控制电动机的定子电流以及磁场产生来实现的。
其中，一种常用的转速控制方法是基于矢量控制技术，该技术利用数学模型进行磁场分析，然后通过改变定子电流实现磁场旋转和转矩的控制。
2. 电流控制永磁同步电机的电流控制主要包括定子电流控制和转子电流控制。
其中，定子电流控制可以通过改变电压来实现电流调节，而转子电流控制可以通过改变电枢电流和磁通来实现，从而达到控制转矩输出和降低系统噪音的目的。
3. 谐波问题在永磁同步电机系统中，谐波存在的问题比较突出。
因为永磁同步电机的转子磁极一般较少，如三相永磁同步电机一般仅有6个磁极，所以在运行中，会出现较强的谐波电流和磁场，从而影响电机稳定性。
永磁同步电机工作原理及控制策略
U1
VF1
VF3
VF5
H1
译
A
码
H2
电
B
H3
路
VF4
VF6
VF2
C
Y联结三三通电方式旳控制原理图
PMSM和BLDC电机旳工作原理
vab
Vd
0
2
t
van
0
2
3 Vd
1 3 Vd
t
M
Y联结三三通电方式相电压和线电压波形
a)
VF6VF1VF2导通时合成转矩
Tc 2
b) VF1VF2VF3导通是合成转矩
c)三三通电时合成转矩
K e ：电动势系数； Ta ：电动机产生旳电动转矩平
均（N.m）;
KT ：转矩系数； R ：电动机旳内阻（ ）。
PMSM和BLDC电机旳工作原理
BLDC电机旳动态特征方程
U U Ea IR
Ta KT I
Ta
TL
GD2 375
dn dt
Ea Ken
TL ：电动机负载阻转矩； GD2 ：电动机转子飞轮力矩
FOC中需要测量旳量为：定子电流、 转子位置角
PMSM电机旳FOC控制策略
2、FOC特点 以转子磁场定向 系统动态性能好，控制精度高 控制简朴、具有直流电机旳调速性能 运营平稳、转矩脉动很小
PMSM电机旳FOC控制策略
3、FOC控制方式
id 0 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，电机旳输出转矩与定子电 流成正比。 其性能类似于直流电机，控制系统简朴，转矩性能好， 能够取得很宽旳调速范围，合用于高性能旳数控机床、 机器人等场合。电机运营功率因数低，电机和逆变器 容量不能充分利用。
电动叉车控制系统详解(带电路图)
电动叉车控制系统详解（带电路图）在今天电动叉车领域，交流电气驱动系统的发展十分迅速。
相对直流驱动系统，交流电气驱动系统凭借其高效率、免维护、长寿命等优势,吸引了众多厂商和用户的注意，并得到成功的应用.但是，全交流电气驱动系统也存在成本较高、技术复杂及国内用户在整机价格一时难以接受等劣势.针对交流驱动系统的优缺点,如何做到既能发挥交流驱动系统的优势，又可以大幅降低整车驱动系统的成本，最大限度的提高叉车性能和在国内加大普及速度？半交流驱动系统是解决叉车驱动系统的最佳方案。
所谓半交流驱动系统，即叉车行走部分是交流驱动（交流电机+交流控制器），液压提升部分是直流驱动（直流电机+直流控制器）。
目前国内电动叉车电气控制系统配置概况：这种半交流方案有哪些优点？它的实际应用情况又是如何那？下面将通过具体的技术分析来为主机厂和用户介绍电动叉车半交流电气驱动系统的优势.首先我们先了解下交流驱动系统的优缺点交流行走驱动系统在应用中的优点三相交流异步电机是交流驱动系统的主要组成部分,其工作原理是三相交流电输送给定子绕组，产生旋转磁场，感应闭合的转子绕组,从而产生感应电流，感应电流的磁场与定子旋转磁场相互作用,便产生电磁力推动转子旋转。
综上所述，交流行走驱动电机与直流行走驱动电机相比：具有动力强、效率高、噪音低、体积小、重量轻、再生能量高、电磁干扰小、终身免维护、结构简单、易于冷却和寿命长等优点.随着交流电机的控制能力大大增强和交流电机控制器硬件部分的成本逐步降低，为交流电气驱动系统广泛应用和普及创造了良好的基础。
交流驱动系统在应用中的缺点交流电气驱动系统本身也存在一些缺点：1.编码器当前的交流控制系统中,编码器是必备器件.安装在交流电机上，用来向交流控制器提供转速及方向信号。
由于编码器目前没有国产化，价格较高.使得交流控制系统的整体价格被抬高。
2。
控制器由于交流变频调速控制技术很复杂，控制器需要选用较大的微处理器；同时,控制器的三相交流输出也需要使用比直流控制器多得多的功率器件（如:MOSFET)，直接导致成本的增加。
新能源汽车永磁同步电机的特点和控制
新能源汽车永磁同步电机的五大特点分析【陆地方舟电动汽车网】永磁同步电机驱动系统应用到电动汽车上，具有以下几个独特的优点：①由于转子无需励磁，电机可在很低的转速下保持同步运行，调速的范围宽。
②效率高、功率密度大：采用了高磁能稀土材料，因此可以大大提高气隙磁通密度和能量转换的效率。
另外，采用稀土永磁材料后，电机的体积可以大大缩小，重量可以相应减小，从而有效地提高了功率密度。
③瞬态特性通常都比较好：由于采用了高性能的永磁材料，体积得以减小，从而有较低的转动惯量、更快的响应速度。
④具有良好的机械特性：对于由于负载变化而引起的电机转矩扰动，永磁同步电机具有较强的承受能力。
⑤结构多样化：转子可以有多种结构，可以内置或外置；不同结构有不同性能特点和适用环境，因而其应用范围厂。
总体上讲，永磁同步电机具有结构简单、体积小、贡量轻、损耗小、效率高等优点，但与交流异步电机相比，它也有成本高、起动困难等缺点。
新能源汽车永磁同步电机的控制新能源汽车永磁同步电机的控制较为复杂，其控制方法也有多种，如矢量控制（磁场定向控制）、直接转矩控制和恒压频比开环控制等控制方式。
(1)矢量控制矢量控制的原理为：以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标，将定子电流分解为相互正交的两个分量：一个与磁链同方向，代表定子电流励磁分量；另一个与磁链方向正交，代表定子电流转矩分量，分别对其进行控制。
永磁同步电机转速和电源频率严格同步，转差率恒等于零，控制效果受转子参数影响小，在永磁同步电机上更容易实现矢量控制。
因其控制结构简单，控制软件容易实现，已被广泛应用到调速系统中。
(2)直接转矩控制直接转矩控制不需要矢量控制里面的旋转坐标变换和转子磁链定向，转矩取代电流成为受控对象。
电压矢量则是控制系统里唯一的输入，通过电压矢量，直接控制转矩和磁链的增加或减小，控制结构简单，受电机参数变化影响小，能够获得极佳的动态性能。
由于在电动汽车运行过程中，直接转矩控制需要结合复杂的运行工况进行，使得直接转矩控制较难应用到电动汽车驱动控制系统中。
「全面」永磁同步电机的原理、优势及其应用案例，这份干货请收好
「全面」永磁同步电机的原理、优势及其应用案例，这份干货请收好目前我国电动机保有量大、消耗电能大、设备老化且效率较低，已完全进入了更新换代的时期，而永磁同步电动机(PMSM)具有体积小、效率高、功率因数高、起动力矩大、力能指标好、温升低等特点。
永磁同步电机基本原理＊电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。
＊在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可有两种方法：一种是在电机绕组内通入电流来产生磁场，如普通的直流电机、同步电机和异步电机等；另一种是由永磁体来产生磁场，即永磁同步电机。
＊从基本原理来讲：永磁同步电机与传统电励磁同步电机是一样的，其唯一区别在于，传统的电励磁同步电机是通过在励磁绕组中通入电流来产生磁场的，而永磁同步电机是通过永磁体来建立磁场的。
由此，引起了两者分析方法上的差异。
永磁同步电机的优势1、效率高、更加省电a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免了通过励磁电流来产生磁场导致的励磁损耗（铜耗）；b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机来说，它在轻载时效率值要高很多，所以这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。
通常电机在驱动负载时，很少情况是在满功率运行，这是因为：一方面用户在电机选型时，一般是依据负载的极限工况来确定电机功率，而极限工况出现的机会是很少的，同时，为防止在异常工况时烧损电机，用户也会进一步给电机的功率留裕量；另一方面，设计者在设计电机时，为保证电机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上，进一步留一定的功率裕量，这样导致在实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下，特别是在驱动风机或泵类负载，这样就导致电机通常工作在轻载区。
对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。
c、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机而言其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
永磁同步电机系统在电动叉车上的应用
永磁同步电机系统在电动叉车上的应用永磁同步电机是一种高效率、高功率密度和高性能的电动机，具有良好的速度稳定性和低噪声、长寿命、高转矩、高效率等优点，在电动车、电动汽车等众多领域得到了广泛应用。
同时，永磁同步电机在电动叉车上也具有重要的应用价值。
下面我们将详细介绍永磁同步电机在电动叉车上的应用和优势。
一、永磁同步电机在电动叉车上的应用1.驱动系统：永磁同步电机是一种高效率和高性能的电机，可以作为电动叉车的动力系统。
这种电机具有强大的扭矩和高效能力，可以帮助电动叉车实现高速度和大负载的工作。
2.转向系统：永磁同步电机还可以应用于电动叉车的转向系统。
这种电机可以帮助电动叉车灵活转向，提高在狭小空间中的机动性和可操作性。
与传统的液压转向系统相比，永磁同步电机具有更快的响应速度和更高的精准度。
3.刹车系统：永磁同步电机可以与电动叉车的刹车系统相结合，形成一种高效的和可靠的制动装置。
这种制动装置可以帮助电动叉车快速停止，保证工作安全和稳定性。
与液压制动系统相比，永磁同步电机具有更快的响应速度和更高的制动力。
4.发电机回馈：永磁同步电机可以应用于电动叉车的发电机回馈系统。
这种系统可以将电动叉车的一部分动能转化为电能，反馈到电池中，延长电池寿命和续航里程。
二、永磁同步电机在电动叉车上的优势1.高效率：永磁同步电机具有高效率和高功率密度，可以将电能转化为机械能。
与直流电机和异步电机相比，永磁同步电机具有更高的效率和更低的能量损失，可以提高电动叉车的能源利用率。
2.高转矩：永磁同步电机具有高转矩，可以帮助电动叉车实现高负载和高速度的工作。
与传统的叉车马达相比，永磁同步电机可以提供更强大的动力和更高的能力。
3.长寿命：永磁同步电机具有长寿命和可靠性，可以减少电动叉车的维修成本和维护时间。
这种电机不需要定期更换刷子和清洗电机，同时具有更高的抗磨损能力和故障率。
4.低噪声：永磁同步电机具有低噪声和低振动等特点，可以减少电动叉车的工作噪声和振动。
永磁同步电动机的应用及优势详解
永磁同步电动机的应用及优势详解
徐州电推驱动公司专注低速能动机械驱动系统一站式服务，依托徐州科亚机电有限公司先进的电机电控技术，18年开发推出了"永磁同步驱动"创新技术，给用户更加节能环保及个人化的舒适体验。
电推永磁同步驱动系统具有良好的技术水平，产品性能优异、工作可靠，广泛应用于电动车、特种车、新能源发电、机床和航空、军工等领域，实现了电机的高频化运行，与传统电机相比，不仅效率有了很大提升，而且电机的重量和体积也大为减轻减小，大幅度降低了铜、铁用量，从而极大提升了能源和资源的利用率。
永磁同步电机可以将电机整体地安装在轮轴上，形成整体直驱系统，即一个轮轴就是一个驱动单元，省去了一个齿轮箱。
永磁同步电机的优点如下：
1、永磁同步电机本身的功率效率高以及功率因数高；
2、永磁同步电机发热小，因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小；
3、系统采用全封闭结构，无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声，免润滑油、免维护；
4、永磁同步电机允许的过载电流大，可靠性显著提高；
5、整个传动系统重量轻，簧下重量也比传统的轮轴传动的轻，单位重量的功率大；
6、由于没有齿轮箱，可对转向架系统随意设计：如柔式转向架、单轴转向架，使列车动力性能大大提高。
7、由于采用了永磁材料磁极，特别是采用了稀土金属永磁体(如钕铁硼等)，其磁能积高，可得到较高的气隙磁通密度，因此在容量相同时，电机的体积小、重量轻。
8、转子没有铜损和铁损，也没有集电环和电刷的摩擦损耗，运行效率高。
9、转动惯量小，允许的脉冲转矩大，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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采用永磁同步电机的电动叉车控制系统的功能特点与设计
引言
近年来，随着人们对环境污染危害的深刻认识，环保已成为世界共同关注的焦点。
因此，电动叉车等以蓄电池为动力源的各种蓄电池车辆得到了快速的发展。
电动叉车具有能量转换效率高、噪声小、无废气排放、控制方便等优点，在车间、仓库、自动仓储系统、大型超市等对环境条件要求较高的场合得到了广泛的应用。
目前，欧美等发达国家电动叉车所占叉车总量比例已达60%,国内电动叉车所占比例仅为20%左右。
电动叉车现已突破原来只能用于小吨位作业的局限，逐步由室内走向室外，市场需求逐年上升。
1 电动叉车驱动电机
电动叉车的发展推动了其驱动电机及其控制系统的不断革新。
电机及其控制系统种类很多，国内电动叉车主要采用的是直流电机，包括串激直流电机、并激直流电机、复励直流电机等。
虽然直流电机具有很多特点，比如调速性能好、调速范围广、起动转矩大、易于控制等，但由于直流电机含有接触电刷，致使运行时容易出现换向故障和其他机械故障，噪声较大，寿命较低，需要经常维护，所以近几年异步电机的应用有越来越多的趋势，永磁同步电机、开关磁阻电机等亦有应用。
从各种电机的特点来看，异步电机可靠性高，永磁同步电机则综合性能优良，但异步电机与永磁同步电机控制系统都面对控制器成本较高的问题。
表1 所列是各种电动叉车驱动电机的性能比较。
从表1 中可以看出，永磁同步电机综合性能超过其他类型的电机，是非常理想的电动叉车驱动电机。
随着计算机技术、传感器技术及电力电子技术的发展，永磁同步电机系统在电动车辆领域将有更广的应用。
针对以上分析，本文介绍了一套电动叉车用永磁同步电机驱动系统，并与相同功率等级的直流电机进行了性能对比。
2 永磁同步电机。