永磁同步电机 订阅
永磁同步电动机以永磁体提供励磁,使电动机结构较为简单,降低了加工和装配费用,且省去了容易出问题的集电环和电刷,提高了电动机运行的可靠性;又因无需励磁电流,没有励磁损耗,提高了电动机的效率和功率密度。 [1]  永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子与普通感应电动机基本相同,采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。转子可做成实心,也可用叠片叠压。电枢绕组可采用集中整距绕组的,也可采用分布短距绕组和非常规绕组。 [1] 展开全文
永磁同步电动机以永磁体提供励磁,使电动机结构较为简单,降低了加工和装配费用,且省去了容易出问题的集电环和电刷,提高了电动机运行的可靠性;又因无需励磁电流,没有励磁损耗,提高了电动机的效率和功率密度。 [1]  永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子与普通感应电动机基本相同,采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。转子可做成实心,也可用叠片叠压。电枢绕组可采用集中整距绕组的,也可采用分布短距绕组和非常规绕组。 [1]
信息
应    用
工业、农业等实业领域 [3]
优    点
结构简单、节约能源等 [3]
外文名
PMSM(Permanent Magnetic Synchronous Machine) [2]
用    途
发电机或电动机 [4]
中文名
永磁同步电机 [2]
称    为
他励发电机 [3]
永磁同步电机结构
永磁同步电机主要由定子、转子和端盖等部件构成,定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗,其中装有三相交流绕组,称作电枢。转子可以制成实心的形式,也可以由叠片压制而成,其上装有永磁体材料。根据电机转子上永磁材料所处位置的不同,永磁同步电机可以分为突出式与内置式两种结构形式,右图给出相应的示意图。突出式转子的磁路结构简单,制造成本低,但由于其表面无法安装启动绕组,不能实现异步起动。 [4]  内置式转子的磁路结构主要有径向式、切向式和混合式3种,它们之间的区别主要在于永磁体磁化方向与转子旋转方向关系的不同。右图给出3种不同形式的内置式转子的磁路结构。由于永磁体置于转子内部,转子表面便可制成极靴,极靴内置入铜条或铸铝等便可起到启动和阻尼的作用,稳态和动态性能都较好。又由于内置式转子磁路不对称,这样就会在运行中产生磁阻转矩,有助于提高电机本身的功率密度和过载能力,而且这样的结构更易于实现弱磁扩速。 [4] 
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问答
  • 永磁同步电机

    2018-12-03 10:33:14
    永磁同步电机 总体结构 转子磁路结构 气隙磁场 空载反电动势
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    一、永磁同步电机

    1.1永磁同步电机简介

    永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)出现在20世纪50年代。永磁同步电机的运行原理与普通电励磁同步电机相同,但它以永磁体励磁替代励磁绕组励磁,使电动机结构更为简单,降低了加工和装配费用,同时还省去容易出现问题的集电环和电刷,提高了电动机运行的可靠性。由于无需励磁电流,没有励磁损耗,提高了电动机的工作效率。

    1.2永磁同步电机结构

    如下图1所示,永磁同步电机主要部分为:转子、定子、端盖等部件。下图2是PMSM的实物图。

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    图1.PMSM剖面图

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    图2.PMSM实物解剖图

    PMSM的定子主要指定子绕组定子铁芯两部分。定子绕组目前有分布式集中式两种结构。分布式绕组与异步电动机的定子多相交流绕组相似,一般希望分布在定子槽中的定子绕组产生的理想磁通势为正弦波,然而实际绕组不会产生理想的正弦波。定义每极每相绕组槽数q=Z/(2 * np * m),Z为定子槽数,np为电动机极对数,m为电动机定子绕组相数。

    PMSM的转子主要包括永磁体、转子铁芯、转轴、轴承等。传统的电网供电异步启动永磁同步电动机的转子会安装有笼型绕组,现代变频调速用永磁同步电动机通常不会安装转子绕组。根据永磁体在转子铁芯中的位置可以划分为表面式内置式PMSM。表面式PMSM又可以划分为表贴式插入式两种结构。见下图3、图4、图5所示。

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    图3.表贴式与内置式PMSM

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    图4.表贴式PMSM

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    图5,内置式PMSM

    1.3 表贴式电机 VS 内置式电机

    • 表贴式电机:结构简单、制造成本低、转动惯量小,在恒功率运行范围不宽的三相PMSM和永磁无刷直流电机中得到广泛的应用。表贴式转子结构中的永磁磁极易于实现最优设计,能使电机的气隙磁密波形趋于正弦波分布,进而提高电机的运行性能。【永磁体直接暴露在气隙磁场中,容易退磁,弱磁能力受限】PS:Ld = Lq
    • 内置式电机:可充分利用转子磁路不对称所产生的磁阻转矩,提高电机的功率密度,使得电机的动态性能较表贴式转子结构有所改善,制造工艺也较简单,但漏磁系数和制造成本都较表贴式转子结构大。【有利于弱磁升速,易于提高电动机高速旋转的安全性】。PS:Ld<Lq

    为什么表贴式和内置式d、q轴电感不同?

    对于永磁性材料,它的磁导率与空气相同,而不是与铁磁性材料相同。可以这么来理解这个事实,铁磁性材料相当于电导率高的电阻,空气相当于电导率很低的电阻,而永磁性材料则相当于电流源。电流源内阻很大,因而电导率很低;然而它会发出电流。永磁性材料相对磁导率很低,然而它能产生磁通。在戴维南定律中,电流源相当于开路,电导率接近于0,因此就不难想象在磁路中为什么磁钢相当于空气了。

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    图6.内置式与表贴式电机简图

    图(a)是内嵌式永磁同步电机,即凸极永磁同步电机,图(b)是表贴式永磁同步电机,即隐极永磁同步电机。电机的d轴和q轴是一个很重要的概念,他们是相对于转子而言的。对于电机来说,d轴即转子磁钢磁极所在轴线,方向是从S极指向N极。q轴与d轴垂直,方向逆时针沿d轴转过90度。说是凸极隐极,其实是根据d轴和q轴的同步电感来确定的。发现了吗?内嵌式永磁同步电机里头d轴方向的用铁量比较少,因为除了空气气隙,还有永磁体占用了一定空间。永磁体磁导率相当于空气!而q轴除了空气气隙就是铁了,用铁量比d轴要多,所以d轴电感小,q轴电感大。而隐极的磁铁是在空气隙里头的,d轴方向和q轴方向用铁量一样多。所以d轴和q轴的电感相等。【来源:乐叔】

    二、PMSM的动态数学模型【来源:永磁同步电机变频调速系统及其控制】

    1.1 PMSM假设

    对交流永磁同步电机作如下假设:

    1. 定子绕组Y形接法三相绕组对称分布各绕组轴线在空间互差120度;转子上的永磁体在定转子气隙内产生主磁场(对于PMSM,该磁场沿气隙圆周呈正弦分布;对于BLDCM,该磁场沿气隙圆周呈梯形波分布),转子没有阻尼绕组。
    2. 忽略定子绕组的齿槽对气隙磁场分布的影响。
    3. 假设铁芯的磁导率无穷大,忽略定子铁芯与转子铁芯的涡流损耗和磁滞损耗
    4. 忽略电动机参数(绕组电阻与绕组电感等)的变化。

    1.2 PMSM动态数学模型

    • 电压方程
    • 磁链方程
    • 转矩方程

    (1)定子电压方程

    (1)

    为定子绕组相电压矩阵,
    分别为三相定子绕组相电压(V);

    为定子绕组相电流矩阵,
    分别为三相绕组相电流(A);

    为定子绕组相电阻矩阵,
    为三相堆成定子绕组一相电阻
    为微分算子;

    为定子相绕组磁链矩阵,
    分别为三相定子绕组的全部磁链(Wb);
    为d轴与A轴夹角的空间电角度。

    (2)定子磁链方程

    (2)

    矩阵是永磁体磁场匝链到定子绕组的永磁磁链矩阵。

    (3)

    分别为永磁体磁场交链A、B、C三相定子绕组的永磁体磁链分量(Wb),与定子电流无关。对于一台确定的电动机,永磁磁链仅与转子位置
    有关。

    是定子绕组电流产生的磁场匝链到定子绕组自身的磁链分量:

    (4)

    三相定子绕组自感(H);

    三相定子绕组互感(H)。
    • 定子绕组的漏自感和自感

    永磁同步电动机定子绕组中通入三相电流后,由电流产生的磁通分为两部分:一部分为漏磁通(此部分电感与转子位置无关,为一个恒定值);一部分为主磁通,该磁通穿过气隙且与其他两相定子绕组交链,当电机转子转动时,凸极效应会引起主磁通路径的磁阻变化,对应的电感系数也相应发生变化。在距离d轴角度为

    的点Q处,单位面积的气隙磁导
    可以足够精确地表示为:

    (5)

    :气隙磁导的平均值

    :气隙磁导的二次谐波幅值

    PS凸极效应:凸极电机的气隙不均匀,也即直轴(d轴)和交轴(q轴)的有效气隙不同。交-直轴电枢反应电抗对电机性能的影响称为凸极效应。凸极率常用交轴电感Lq与直轴电感Ld的比值表示。)

    时,d轴方向气隙磁导为:

    (6)

    时,q轴方向气隙磁导为:

    (7)

    所以可以得到:

    (8)

    (9)

    以A相定子绕组为例,当通入电流

    时,在A相定子绕组轴线方向的磁动势
    与Q点处单位面积的气隙磁导
    对应的A相定子绕组气隙磁链
    满足如下关系:

    (10)

    :气隙磁链和磁动势、气隙磁导的比例系数;

    :A相绕组的匝数。且

    A相定子绕组的漏自感

    和自感
    分别表示为

    (11)

    (12)

    (11)和(12)式中,

    为漏自感的平均值,与A相定子绕组漏磁链
    有关,与转子位置无关;
    为A相定子绕组自感的平均值,
    为A相定子绕组自感二次谐波的幅值。可以看出,有关系式成立:

    (13)

    (14)

    由于B相定子绕组和C相定子绕组与A相定子绕组在空间互差

    ,可以认为A、B、C三相定子绕组各自的漏电感相等,即有

    (15)

    A、B、C三相定子绕组的自感为

    (16)

    • 定子绕组的互感

    当A相定子绕组通入电流

    时,在A相的定子绕组轴线方向的磁动势
    可分解为d轴方向的直轴磁动势分量
    和q轴方向的交轴磁动势分量

    (17)

    (18)

    直轴磁动势分量

    和交轴磁动势分量
    分别产生各自的磁链分量
    为:

    (19)

    (20)

    A相定子绕组电流

    经过气隙与B相定子绕组交链的磁链
    表示为:

    (21)

    A相定子绕组与B相定子绕组的互感

    可以表示为

    (22)

    :A相、B相定子绕组互感平均值的绝对值;

    :A相、B相互感的二次谐波的幅值。

    满足:

    (23)

    (24)

    由于空间对称性,当B相定子绕组通入电流

    时,B相定子绕组与A相定子绕组的互感可表示为:

    (25)

    所以

    (26)

    • 定、转子绕组的互感计算

    将转子永磁体等效为具备电流

    的转子励磁绕组f,转子绕组f与定子绕组之间的互感矩阵
    为:

    (27)
    • 转子绕组自感

    转子励磁绕组自感

    (3)电机转矩方程

    由能量法得出交流永磁同步电动机运行时,电动机中的磁场储能为:

    (28)

    由能量守恒定律,有方程

    (29)

    经过推导,得出转矩公式:

    (30)

    (4)运动方程

    电动机运动平衡方程:

    (31)

    J:整个机械负载系统折算到电动机轴端的转动惯量(

    );

    :折算到电动机轴端的负载转矩(
    )
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  • 永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor)与普通的电励磁同步电机相比,区别主要是励磁方式的不同。电励磁转子需要为励磁线圈提供外部电源,效率较低,结构也更加复杂。PMSM因为省去了励磁线圈,使电机结构...

    永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor)与普通的电励磁同步电机相比,区别主要是励磁方式的不同。电励磁转子需要为励磁线圈提供外部电源,效率较低,结构也更加复杂。PMSM因为省去了励磁线圈,使电机结构更加简单,效率更高,深受新能源汽车的青睐,主流市场占比超过70%以上。PMSM的定子与普通同步电机电子一样,输入的三相定子电流为正弦波,由于永磁同步电机的电枢绕组在定子上,采用高性能永磁材料以后,转子惯量小,功率密度高,动态性能好,在新能源汽车上更加受到广泛的应用。

    结构原理

    按照永磁体安装形式分类,可分为凸极式(SPM)和嵌入式(IPM)。如下图所示:

    480b74e5a697628362e6fa80a61247ce.png

    凸极式转子是将永磁体安装在转子轴的表面,产生的气隙磁密接近于正弦波,所以电机有良好的动态性能。嵌入式转子则是将永磁铁嵌入到转子轴的内部,能够产生磁阻转矩,在控制中,可以灵活的利用磁阻转矩提高电机的动态性能。

    对于同步电机,当极对数确定时,电机转速与与定子电流的频率成正比。在定子绕组上施加正弦交流电时,定子绕组就会在空间上产生旋转的磁场,与转子的恒定磁场相互作用就会产生电磁转矩,旋转的磁场"吸引"永磁转子磁场,推动转子旋转。同其他交流电机相比,除了使用永磁体代替励磁绕组外,在其他结构上没有太大的区别,可以采用矢量控制。

    坐标变换

    在三相静止120度坐标系下,电机扭矩方程为:

    def0b622d7abc6f2973d59d5d806a420.png

    很明显,在这个坐标系下扭矩不可控。空间矢量变换技术通过坐标变换实现定子电流中励磁分量和转矩分量的解耦,从而使系统分析和控制得到大大简化。

    采用矢量控制系统的三相永磁同步电机在理论上可以完全等效为他励直流电动机,改变上面等式所示的转矩方程的非线性特性,从而可获得良好的电机转矩输出特性。矢量控制的基本思想就是采用坐标变换的方式,将三相静止平面坐标系下的电机电流变换到随转子磁场等速旋转的两相旋转平面直角坐标系下的电机电流,坐标变换前后,电机电流所产生的磁动势保持不变。分别控制两相旋转直角坐标下的 d 轴定子电流和 q 轴定子电流,可实现对三相永磁同步电机的电磁转矩和旋转磁场的独立控制。

    c4a8d39f885e903dfb253b9e3cb6a761.png

    如上图所示,将三相静止120度坐标系(A-B-C)下的正旋电流转换为两相静止直角坐标系下(α-β)的正旋电流称为Clarke变换,其变换矩阵及逆变换矩阵如下:

    56593d6c051bbe835bee6a68a3426ccb.png
    e7b8ca0e784face641d3d0ebb58d677f.png

    将两相静止直角坐标系下(α-β)的正旋电流转换为两相旋转直角坐标下(d-q)的恒定电流称为Park变换,其变换矩阵及逆变换矩阵如下:

    e9d3fa29799b0674f0aff39a2acdfedb.png
    2ff029aa574841190560a78bb3760404.png

    数学模型

    有了上面的坐标变换,电机扭矩就可以变成可控的,具体推导过程这里不详细展开。

    在dq坐标系下,为简化模型推导,作如下假设:

    1.忽略铁芯饱和;

    2.不计涡流和磁滞损耗;

    3.转子上没有阻尼绕组,永磁体没有阻尼作用;

    4.三相绕组完全对称,气隙磁场为正弦分布,定子电流及转子磁场分布对称。

    电压方程为:

    d72e68859c5eb61ee713781738721867.png

    电磁转矩方程为:

    9d6c560101016ccd37397e72575da2b6.png

    运动方程为:

    bbec15e29709d68a604ec49272f9c465.png

    弱磁

    永磁同步电机受逆变器直流侧最大电压和输出电流能力的限制,电机的定子电压和电流存在极限值,影响电机在恒转矩工作时的最大转速和输出转矩的范围。所谓弱磁控制,就是通过削弱气隙磁链来降低感应电动势,使它始终小于输入电压,并且达到扩大电机转速范围的效果。

    永磁同步电机的电流极限值为Imax,电流极限方程为:

    a2d1ef12353cac6815a23d49212085e0.png

    电压极限值为Umax,电机高速运行时,忽略电阻上的压降,可以推导出电压极限方程为:

    f77617c5d9a51d98ab3c01a7aeaa18cb.png

    依据上式可在dq轴定子电流坐标系下绘制电流极限圆和电压极限椭圆,如图所示。

    ce58507b6aaffd752543f42711dd838a.png

    由图可知,在进行电机控制时,电机定子电流矢量必须处于电流极限圆与电压极限椭圆的交集中(即图中阴影部分)。同时,随着转子电角速度的增大,电压极限椭圆不断减小,电机的工作范围逐渐减小。减小iq或者负向增大id,可以使电机的工作点继续保持在阴影范围内。

    弱磁的本质就是,当电机端电压达到逆变器直流侧电压允许输出最大值后,减弱电动机磁场使电机转速继续升高,从而满足恒功率控制和宽调速范围运行。

    SVPWM

    SVPWM是空间矢量脉宽调制简称,是以逆变器产生圆形磁场为目标,按照一定的驱动顺序及驱动时间驱动逆变桥中功率开关。按照这种控制功率管开关的策略施加到逆变器上,逆变器可以输出正弦电流,驱动同步电机工作。如图所示的是一种典型的三相电压源逆变器的拓扑结构。按照控制策略,通过调整开关的顺序以及开关的时间,可以输出圆形运行轨迹电压空间矢量。

    6f771c1511f8608ef852cf86c29f720c.png

    以上,简要介绍了永磁同步电机的基本内容,具体的公式推导比较复杂,文中基本都省略了(建议看专业书籍或者论文了解推导过程)。下一篇我们尝试搭建一个永磁同步电机仿真控制模型,看看控制效果。

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  • 本文参考《永磁无刷电机及其驱动技术》的第三章永磁同步电机的动态模型,摘抄的目的在于可以时常翻一翻。3.1 两相永磁同步电机的实时模型推导永磁同步电机动态模型时基于以下假设:(1)定子绕组加以对称正弦分布的...

    本文参考《永磁无刷电机及其驱动技术》的第三章永磁同步电机的动态模型,摘抄的目的在于可以时常翻一翻。

    3.1 两相永磁同步电机的实时模型

    推导永磁同步电机动态模型时基于以下假设:

    (1)定子绕组加以对称正弦分布的磁动势;

    (2)电感随转子位置正弦变化;

    (3)饱和及参数变化忽略不计。

    永磁体置于转子上,定子绕组在空间以相差90度电角度排布,转子轴线(转子绕组)与定子直轴相差角度

    ,并且假设交轴沿着转子旋转的逆时针方向超前直轴。

    1ba61e66463be10741e4725e6a523527.png
    两极面装式PMSM结构简图

    从该图中可以清晰的表现出来,坐标ABC轴的方向是完全由定子绕组中的Ax、By、Cz的电流方向,利用右手定则得来的;而定子绕组(或永磁体)产生的主磁场

    就是直轴(d轴)。

    定子的交直轴电压方程可由定子电阻的电压降和磁链的微分之和求得,在每个绕组中可以表示为:

    其中

    表示微分算子,

    表示d轴与q轴绕组的电压;

    表示 d轴和q轴的定子电流 ;

    表示d轴和q轴的定子电阻 ;

    表示为d轴和q轴的定子磁链 ;

    定子绕组磁链可以写成绕组自身磁链产生的磁链和由其他绕组及永磁体产生的互磁链之和。(图解)

    其中,

    是瞬时转子的位置;

    因为绕组对称,故绕组电阻相等,可以表示为

    故d轴和q轴的定子电压可以表示成磁链和电阻压降的形式:

    式中

    分别表示 q轴和d轴的电感 ;

    都是表示互感,第一个下标代表产生反电势的电阻,且是因为第二个下标所代表的绕组中通以电流产生的;并且因为d轴和q轴绕组是对称的,所以二者相等。

    并且永磁同步电机 电感是转子位置的函数(在上式中的求微分表现形式可以看出 ),电感的推导如下:

    考虑自感

    a) 当转子位置为0时,考虑d轴电感情况:转子在此位置时,永磁体轴线与定子绕组的d轴重合,而气隙磁通的路径由于永磁体的存在而变长,(永磁体的相对磁导率几乎相等,铁芯的磁阻与之相比可以忽略),因而经过此路径的磁阻变大,绕组电感降低。

    下面对绕组电感降低进行解释:

    0eac3f054c0d0d0dde090d2ca1f7dd8a.png

    自感

    互感

    则由此可以知道,电感同磁阻成反比,此时绕组 电感降低,此位置对应着电感最小的位置,用

    表示

    b)当转子沿着逆时针方向转动时,磁阻减小,因而电感变大,一直到转子位置达到90度电角度时,此位置d轴磁通路径完全没有通过永磁体,仅仅通过转子的铁芯和双边气隙,故在此位置时(交轴位置 ),d轴绕组电感是最大的,电感用

    表示。

    由于绕组磁动势分布是正弦的,因此自感可以表示为两倍转子位置角的余弦函数。从而q轴和d轴绕组的自感可用转子在d、q位置时的绕组电感的最大值及转子位置表示:

    便于矩阵话的表现形式。

    进行检验:

    =0时等于
    ,在
    =90度时等于
    ,与上述的讨论是一致的。

    考虑互感

    空间中以相差90度布置的两个绕组,当其中一个绕组中通以电流时,其产生的磁链不会与另一个绕组交链。如果转子是表面光滑的圆柱体时,q轴和d轴绕组的互感为0。而对于永磁体内置与转子中的永磁电机来说,其存在凸极性,q轴和d轴的不均匀磁阻提供了通过q轴绕组的磁通路径,因而d轴绕组磁链一部分将会与q轴绕组相交链。

    当转子位置为0度和90度时,互耦合为0;

    当转子位置为-45度时,互耦合达到最大。

    若q轴和d轴绕组间互感按正弦方式变化,则其可以表示为:

    (实际永磁同步电机,

    ,在表贴式永磁同步电机中,因差别较小,常认为是相等的)

    将自感和互感带入到定子电压方程中,可以得到:

    注意:对于表贴式而言,L2=0,上式可以进行简化。

    因为电感依赖转子的位置,故上述方程的求解 非常繁琐,通过坐标变换来得到与转子位置无关的定子电压方程(变换到转子坐标系,则表现为与转子的位置无关了)。

    这种变换为

    ,以及
    (即表现为静止坐标系下的电流的导数有两相,其中包含一相为转速),可以得到转子坐标系下的永磁同步电机的模型为

    带上角标表示是在转子参考坐标系下。

    这个方程的形式:电压矢量=阻抗矩阵与电流矢量的积+转子磁链产生的运动反电势分量

    注意到此时阻抗矩阵中含有不依赖转子位置的恒定电感分量。

    电磁转矩是电流的函数,而转子速度取决于电磁转矩、负载转矩及负载相关参数(转动惯量、摩擦等),转矩表达式为两个电流量的乘积。

    以上是对两相永磁同步电机的分析,三相永磁同步电机推导类似


    电磁转矩

    电磁转矩是最重要的输出变量,其决定了电机的机械动态特性,如转子位置、速度等。它的推导如下:

    永磁同步电机的动态方程可以表示为:

    左乘电流矢量的转置阵,则有瞬时输入功率:

    这三个部分分别是定转子的电阻损耗、磁场储能的变化率、气隙功率。

    而气隙功率等于转子的机械角速度

    *气隙中的电磁转矩
    ,则有:

    ,P为电机极数。

    则有:

    由前面的电压公式可以得出矩阵G的表达式,再代入求解,可得

    前面的系数是由永磁同步电机三相到两相变换进行功率等效而引入的。

    或者是由

    其中的第三项就是气隙功率,除以机械角速度,就可以得到气隙转矩。

    而从电磁转矩的公式可以看出,当采用的永磁同步电机是表贴式时,则不存在磁阻转矩,可以使用id=0的控制策略,而对于内置式永磁同步电机,则适合采用最大转矩电流比来进行控制。

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    永磁同步电机的功率因数经常受到许多行业的关注,提高该电机的功率因数可以达到节能降耗的目的。那么如何提高永磁同步电机的功率因数呢?让我们一起讨论一下吧!

      一、影响永磁同步电机功率因数的原因

      抽油机用永磁同步电机是一种异步发动的同步电机,它是通过转子的交流起动来实现同步运行的,类似于交流同步电机。它的运行依靠气隙中定子线圈产生的旋转磁场与转子上磁钢之间的相互吸引,使转子和定子气隙磁场同步旋转做功。它的转子相当于一个电阻电路,所以功率因数很高。由于没有励磁电流,其空载损耗很小。电机功率可达96%左右,高于三相异步电动机。

      影响永磁同步电机功率因数的原因是电压质量(电压幅值)和负载因数。当电网电压高于电机的反电动势点时,永磁同步电机作为感性负载运行;相反,电机在容性负载下运行。

      因此,电网电压的波动会引起电机功率因数的波动,给补偿带来困难。如果电压幅值接近电机反电动势点,且偏差在2%电压范围内,则电机功率因数大于或等于0.9,否则功率因数低;另外,当永磁同步电机的负载率低于25%时,电机的功率因数也较低。

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      二、提高永磁同步电机功率因数的两种方法

      经过以上分析,我们可以采取以下措施进行调整:

      1、根据测得的负载率正确更换电机,以确保负载率正确。

      2、稳定系统电压,尤其是在重载线路的末端,并且电压通常较低。

      3、稳定单井电压,接近永磁同步电机空载反电动势。

      4、当运行电压高于永磁同步电机的反电动势点时,可根据感应无功功率的大小增加电容补偿,以提高电机的功率因数。

      5、当运行电压低于永磁同步电机的反电动势点时,可以调节变压器的分接开关,适当增大二次电压的幅值,使电机的运行电压接近反电动势点,从而提高其功率因数。

      6、对于重载长线路,当变压器次级电压幅值在调整变压器分接开关后仍低于永磁同步电机反电动势点时,可更换永磁同步电机,并使用电容柜进行补偿。

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