永磁同步电机 永磁体磁链 转子磁链
永磁同步电机工作原理 ppt课件
PMSM电机的FOC控制策略
4、坐标变换
（1）Clarke（3s/2s）变换
B
N 3iB
N 2 i
60
N3 ：三相绕组每相绕组匝数 N 2 ：两相绕组每相绕组匝数
A
60
O N 2 i
各相磁动势为有效匝数与电流 的乘积，其相关空间矢量均位 于有关相的坐标轴上。
C
N 3iC
PMSM电机的FOC控制策略
VFVFVF 1 2 3、VFVFVF 2 3 4、VFVFVF 3 4 5、VFVFVF 4 5 6、VFVFVF 5 6 1、VFVFVF 6 1 2、VFVFVF 1 2 3 ...
U1
H1 H2 H3
译 码 电 路
VF1
VF3
VF5
A B
C
VF4
VF6
VF2
Y联结三三通电方式的控制原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
vab
0
Vd
1 Vd 3
2
t
van
0
2 Vd 3
M
t
Y联结三三通电方式相电压和线电压波形
Tc 1 2导通时合成转矩 a) VF6VFVF 2
b) VFVF VF 导通是合成转矩
1 2 3
c)三三通电时合成转矩
Tb Ta 2 To 2 Ta Tb T Tc 2 T c b
Ta To Tc
转子
转子采用永磁体，目前主要以钕铁硼作
为永磁材料。 采用永磁体简化了电机的 结构，提高了可靠性，又没有转子铜耗， 提高电机的效率。
PMSM和BLDC电机的结构
PMSM按转子永磁体的结构可分为两种
永磁同步电机工作原理 ppt课件
H1 H2 H3
译 码 电 路
VF1
VF3
VF5
A B
C
VF4
VF6
VF2
全控桥两两通电电路原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
将三只霍尔集成电路 按相位差120度安装， 产生波形如图所示。
a)
H1
0
t
H20
H3 0
2
3
4
t t
VF1、VF2
导通时合成转矩
Tac
Ta Tc a) Tbc
转子
转子采用永磁体，目前主要以钕铁硼作
为永磁材料。 采用永磁体简化了电机的 结构，提高了可靠性，又没有转子铜耗， 提高电机的效率。
PMSM和BLDC电机的结构
PMSM按转子永磁体的结构可分为两种
（1）表面贴装式（SM-PMSM）
直交轴电感Ld和Lq相同 气隙较大，弱磁能力小， 扩速能力受到限制
r
3 电磁转矩： Te n p s is 2
PMSM和BLDC电机的工作原理
永磁同步电动机在 以表达如下： 标系中的数学模型可
定子电流： s s j s
3 Te n p s is 电磁转矩： s is 2
is is jis
g g
B
⊕
b
r
⊕C
⊙
X
PMSM和BLDC电机的结构
实物结构图
转子磁铁
定子绕组
霍尔传感器
PMSM和BLDC电机的结构
定子
定子绕组一般制成多相（三、四、五相不
等），通常为三相绕组。三相绕组沿定子
铁心对称分布，在空间互差120度电角度， 通入三相交流电时，产生旋转磁场。
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的应用范围
交通运输 电动自行车、电动汽车、混合动力车、 城轨车辆、机车牵引
家用电器 冰箱、空调等（单位体积功率密度高、 体积小）
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的结构
模拟结构图
A⊕
Z⊙
B⊕
b g
r
⊙Y
r g
b
⊕C
⊙X
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的结构
Ta Tc
Tc Tbc
Tb
Ta
Tac
Tbc
Tc Tba
Tab Tca
a)
b)
c)
Y联结绕组两两通电时的合成转矩矢量图
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的工作原理
（2）三三通电方式
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
V F 1 V F 2 V F 3 、 V F 2 V F 3 V F 4 、 V F 3 V F 4 V F 5 、 V F 4 V F 5 V F 6 、 V F 5 V F 6 V F 1 、 V F 6 V F 1 V F 2 、 V F 1 V F 2 V F 3 . . .
dt
rd
d Ldid f
q Lqiq
T e3 2pn fiq(L dL q)idiq
永磁同步电机工作原理
PMSM和BLDC电机的工作原理
BLDC电机控制方式 （1）两两通电方式
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 V F 1 V F 2 、 V F 2 V F 3 、 V F 3 V F 4 、 V F 4 V F 5 、 V F 5 V F 6 、 V F 6 V F 1 . . .
永磁同步电机工作原理及控制策略35713
行线性变换，实现电机数学模型的解耦 。
q
B
us
isq
s
u s ：定子电压 i s ：定子电流
is isd
C
d
s ：定子磁链矢量
r
f
0
A
A、B、C ：定子三相静止坐标系
f r
：转子磁链矢量 ：转子角位置
、 ：定子两相静止坐标系 ：电机转矩角
d 、 q ：转子两相坐标系
PMSM和BLDC电机的工作原理
N2i N3iA N3iB cos 60 N3iC cos 60
N3
(iA
1 2
iB
1 2
iC
)
N2i N3iB sin 60 N3iC sin 60
3 2 N3 (iB iC )
i i
N3 N2
1 0
1 2 3 2
1 2
3 2
iA iB iC
PMSM电机的FOC控制策略
如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有
iAiBiC 0
于是
3
i
i
2 1
2
0 2
iA iB
2
iA
iB
3 1 6
0
1 2
i
i
PMSM电机的FOC控制策略
（2）Park（2s/2r）变换
q
(Fs )is
1
两个交流电流 i 、 i 和两个
i iq
iq cos
以表达如下：
定子电流： s sjs
定子磁链： is is jis
电磁转矩： Te32np sissis
PMSM和BLDC电机的工作原理
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：
永磁同步电机
b
2
us (001)
c
3
c
us (101)
PMSM电机的FOC控制策略
选定定子坐标系中的 a 轴与P a r k 矢量复平面的实轴
重合，则其三相物理量 Xa(t)、 Xb(t)、 Xc(t)的 P a r k 矢
量X ( t ) 为：
PMSM和BLDC电机的结构
（2）内埋式（IPMSM）
交直轴电感:Lq>Ld 气隙较小，有较好的 弱磁能力
PMSM和BLDC电机的结构
无刷直流电机
永磁体的弧极为180度，永磁体产生的气 隙磁场呈梯形波分布，线圈内感应电动 势亦是交流梯形波
定子绕组为Y或 联结三相整距绕组
由于气隙较大，故电枢反应很小
N2i N3iA N3iB cos 60 N3iC cos 60
N3
(iA
1 2
iB
1 2
iC
)
N2i N3iB sin 60 N3iC sin 60
3 2 N3 (iB iC )
i i
N3 N2
1 0
1 2 3 2
1 2
3 2
iA iB iC
PMSM电机的FOC控制策略
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：
定子电压：
us
Rsis
ds
dt
定子磁链： s Lsisfejr
电磁转矩：
Te
3 2
np
s
is
PMSM和BLDC电机的工作原理
永磁同步电动机在 坐标系中的数学模型可
永磁同步电机电磁转矩方程
永磁同步电机电磁转矩方程永磁同步电机是一种应用广泛的电机类型，其在工业生产中扮演着重要的角色。
在永磁同步电机中，电磁转矩是一个至关重要的物理量，它直接影响着电机的性能和运行效果。
因此，了解永磁同步电机电磁转矩方程对于深入理解电机工作原理和优化电机性能具有重要意义。
永磁同步电机电磁转矩方程描述了电机在运行过程中产生的电磁转矩与电流、磁场强度等因素之间的关系。
一般来说，永磁同步电机的电磁转矩可以通过以下方程表示：T = k * φ * I * sin(θ)其中，T表示电磁转矩，k为系数，φ为磁链，I为电流，θ为电机转子位置角。
从这个方程可以看出，电磁转矩与磁链、电流以及转子位置角都有密切的关系。
磁链是永磁同步电机中一个非常重要的参数，它代表着磁场的强度。
磁链的大小直接影响着电磁转矩的大小，因此控制磁链的大小可以有效地控制电机的输出转矩。
通常情况下，磁链的大小受到电机设计和工作状态的影响，可以通过改变电机的结构或调节电流大小来调节磁链的大小。
电流也是影响电磁转矩的重要因素之一。
电流的大小和方向决定了电机中产生的磁场强度和方向，从而影响了电磁转矩的大小和转动方向。
通过控制电流的大小和方向，可以实现对电机的转矩进行精确控制，从而满足不同工作条件下的需求。
转子位置角也对电磁转矩产生影响。
转子位置角的变化会导致磁场的变化，进而影响电磁转矩的大小和方向。
因此，在永磁同步电机的设计和控制过程中，需要考虑转子位置角的影响，以实现电机性能的优化和效率的提高。
总的来说，永磁同步电机电磁转矩方程是描述电机工作原理和性能的重要方程之一。
通过深入理解和掌握这一方程，可以更好地设计和控制永磁同步电机，实现其在各种应用场景中的有效运行和优化性能。
希望通过本文的介绍，读者能对永磁同步电机的电磁转矩方程有更清晰的认识，并进一步探索电机领域的更多知识。
永磁同步电机的转子磁极位置辨识方法综述
其中
ˆ f Ld id ˆf d Lls Ldm id
（1.6） （1.7）
q Lls Lqm iq Lq iq
在静止状态下（堵转或者抱死） ，等效方程可简化为
d id dt d uq Rs iq Lq iq dt ud Rs id Ld
ˆ f 为永磁体产生的磁链， Ld 为直轴电感， 轴电压， Rs 为电枢绕组相电阻，e 为转子角速度， Lq 为交轴电感， id 为 d 轴电流， iq 为 q 轴电流。
ud Rs id e q
d d dt d uq Rs iq e d q dt
（1.4） （1.5）
即
（2.18）
L Ld Lq Ld Rs q cos 2 s ˆ id s 2 2 2 2 us s Rs Rs Lq Ld s Lq Ld s Lq Ld sin 2 s 2 2 us s Rs Rs Lq Ld s Lq Ld s 2 ˆq s i
就不会变化。只有当编码器重新安装时，初装角才会发生变化。式（1.1）可写为
NA const ZA
P 2
（1.2）
设转子磁极 N 极初始角度为 0 （初始位置下的解耦角 NA ，可以通过旋转学习或者静止学 习获得） ，运行后通过编码器测到的角度增量为 m （机械角） ，那么当前位置下的转子磁极当 前角度 current （当前位置下的解耦角 NA ）为
ˆ。 坐标系的角度偏差为 r r
华南理工大学 自动化学院 游林儒教授实验室文档
ˆ q
is
简析永磁同步电机的优势
简析永磁同步电机的优势永磁同步电机缩减了传统情形下的电机体系，凸显最优的节能特性。
与此同时，这类电机很易被调和成低速驱动，省掉了齿轮设备。
它依托着各时段的频率更替来变更速率。
运行之中的这类电梯带有舒适的优点，缩减常见噪声。
设计及制备电梯，都可采纳这一新颖流程，它可被设定成必备的电机。
这就建造了很简易的总体构架，缩减周边污染。
1.独特电机优势永磁同步电机，在常规情形下的电梯制备之中适宜被拓展采纳。
这类曳引体系拓展了高层级的安全性能。
即便制动失灵，或者发觉了其他事故，带来电梯飞车及溜车，它也可以保护。
1.1辅助闭合枢纽闭合架构下的绕组、添加进来的永磁体，应能彼此协助。
带有同步曳引特性的新电梯，衔接着电枢绕组的短截;与此同时，它串联了体系架构中的电枢绕组，串联着可被调和的电阻器。
永磁体框架内的这类电枢可以彼此协助，它们辅助了常用的停车自闭体系。
在出点之处，它们短截了成套的这类电枢绕组。
若发觉了超速态势下的故障，辨识超速信号，则在反力特有的状态之下，转子会随同电枢一同停下来。
1.2突发故障防控若检测配件辨识了突发的这类超速，即可断开送电必备的回路。
这种情形下，制动转矩依托着电阻器，可以缩减溜车的真实速率，防控电梯下坠。
电梯技术之中，永磁同步电机配有完备的驱动及曳引装置，它被归为整体范畴内的电机控制。
闭合态势下的电枢绕组、搭配着的永磁体彼此紧密配合，建构了停车自闭体系、非接触特性的双重保护，提升电梯安全。
这类配套保护，也缩减了高速态势下的电梯隐患。
1.3维持常规运转永磁同步架构，保障了平日内的电梯运转，增添可靠特性。
这类同步电机契合了电梯总体固有的荷载性能、初始机械强度。
这类定子很近似惯用的异步电机，然而，它还配有高速特性的数值信息处理，采纳了全数字这样的搭配平台。
这种新式途径，规避了溜车之中的抱闸失灵。
对于永磁电机，应当拟定成套的路径优化、计算磁路数据、采纳仿真测验。
同步电机密切衔接着绕组及电枢，它们供应了可用的直流电;即便带有荷载，也能零速停车。
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永磁同步电机永磁体磁链转子磁链
永磁同步电机是一种采用永磁体作为励磁源的电机，它的磁链转子与永磁体磁链密切相关。
本文将从永磁同步电机的原理、永磁体磁链和转子磁链的作用等方面进行阐述。
一、永磁同步电机的原理
永磁同步电机是一种通过控制电流矢量与磁场矢量之间的相对位置来实现转矩控制的电机。
它的转子磁链与永磁体磁链之间的相对位置决定了电机的工作状态。
当转子磁链与永磁体磁链的相对位置保持一致时，电机处于同步运行状态；当相对位置发生变化时，电机将产生转矩。
二、永磁体磁链的作用
永磁体磁链是永磁同步电机中的重要组成部分，它产生的磁场通过转子磁链与定子磁链之间的相互作用来实现电机的运转。
永磁体磁链的大小和方向决定了电机的磁场强度和方向，直接影响电机的性能指标。
三、转子磁链的作用
转子磁链是永磁同步电机中的另一个关键要素，它是由定子磁链和永磁体磁链的相对位置决定的。
转子磁链的大小和方向决定了电机的转矩大小和方向。
当转子磁链与永磁体磁链的相对位置发生变化时，电机将产生转矩，驱动负载旋转。
四、永磁同步电机的优势
永磁同步电机具有高效率、高功率密度、高精度控制等优点。
其中，永磁体磁链和转子磁链的合理设计可以进一步提升电机的性能。
通过优化永磁体磁链和转子磁链的相对位置，可以实现电机的高效能运行。
五、永磁同步电机在工业领域的应用
永磁同步电机在工业领域有着广泛的应用。
例如，它可以用于电动汽车的驱动系统，提供高效的动力输出；还可以用于机床、风力发电、电力传动等领域，实现高效能的运行。
六、永磁同步电机的发展趋势
随着科技的进步和人们对能源效率的要求越来越高，永磁同步电机在未来的发展前景十分广阔。
未来的永磁同步电机将更加高效、小型化，并具备更强的适应性和可靠性。
总结：
永磁同步电机的永磁体磁链和转子磁链是电机工作的关键要素，它们的合理设计和控制对于电机的性能和效率具有重要影响。
通过优化永磁体磁链和转子磁链的相对位置，可以实现电机的高效能运行，提高电机的性能指标。
随着科技的不断发展，永磁同步电机在工业领域的应用前景广阔，将为人们的生产和生活带来更多的便利和效益。