2 電機(jī)控制理論

永磁同步電機(jī) (PMSM) 具有一個(gè)繞線定子、一個(gè)永磁轉(zhuǎn)子組件和用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的內(nèi)部或外部器件。感測(cè)器件提供位置反饋以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整定子基準(zhǔn)電壓的頻率和振幅，從而使磁體組件保持旋轉(zhuǎn)。一個(gè)內(nèi)部永磁轉(zhuǎn)子和外部繞組的組合提供低轉(zhuǎn)子慣性、有效散熱和電機(jī)尺寸減少等優(yōu)勢(shì)。

• 同步電機(jī)構(gòu)造：永磁體被牢牢固定在旋轉(zhuǎn)軸上，生成了一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)子磁通。這個(gè)轉(zhuǎn)子磁通通常具有一個(gè)恒定的磁通量。定子繞組通電后可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)。為了控制旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，有必要控制定子電流。
• 根據(jù)機(jī)器的功率范圍和額定速度，轉(zhuǎn)子的實(shí)際結(jié)構(gòu)會(huì)有所不同。永磁體適合于范圍高達(dá)幾千瓦的同步機(jī)器。為了獲得更高的額定功率，轉(zhuǎn)子通常由接通直流電的繞組組成。轉(zhuǎn)子的機(jī)械結(jié)構(gòu)是針對(duì)所需磁極的數(shù)量和所需的磁通梯度進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
• 定子和轉(zhuǎn)子磁通的交感產(chǎn)生了一個(gè)轉(zhuǎn)矩。由于定子被牢固地安裝在電機(jī)架上，而轉(zhuǎn)子可自由旋轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生一個(gè)有用的機(jī)械輸出，如圖 2-1 所示。
• 必須仔細(xì)控制轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子磁場(chǎng)間的角度，以產(chǎn)生最大扭矩和實(shí)現(xiàn)較高的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，在同一轉(zhuǎn)速和扭矩條件下，為了盡可能少地消耗電流，在關(guān)閉速度環(huán)路后需要使用無(wú)傳感器算法進(jìn)行微調(diào)。
• 旋轉(zhuǎn)中的定子磁場(chǎng)的頻率必須與轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)的頻率相同，否則轉(zhuǎn)子就會(huì)經(jīng)歷快速的正負(fù)扭矩交替。這會(huì)減少最優(yōu)扭矩產(chǎn)出量，并且在機(jī)器部件上產(chǎn)生過(guò)多的機(jī)械抖動(dòng)、噪聲和機(jī)械應(yīng)力。此外，如果轉(zhuǎn)子因慣性而不能對(duì)這些擺動(dòng)做出響應(yīng)，那么轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)偏離同步頻率，并且對(duì)靜止轉(zhuǎn)子的平均扭矩（零扭矩）做出響應(yīng)。這意味著機(jī)器會(huì)出現(xiàn)一種稱為牽出 的現(xiàn)象。這也是為什么同步機(jī)器不能自啟動(dòng)的原因。
• 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)間的角度必須等于 90o 以獲得最高的互扭矩產(chǎn)出量。為了產(chǎn)生正確的定子磁場(chǎng)，該同步需要知道轉(zhuǎn)子位置。
• 通過(guò)將不同轉(zhuǎn)子相位的輸出組合在一起，可將定子磁場(chǎng)設(shè)定為任一方向和強(qiáng)度以產(chǎn)生相應(yīng)的定子磁通。