永磁同步電機是交流驅動(dòng)系統以永磁同步電機為驅動(dòng)電機的設備,它以永磁體替代電勵磁電機的勵磁繞組。隨著(zhù)新材料、機電一體化、電力電子、計算機、控制理論等各種相關(guān)新技術(shù)的快速發(fā)展,永磁同步電機控制系統已經(jīng)開(kāi)拓了很廣泛的應用領(lǐng)域,能夠實(shí)現高速、高精度、高穩定度、快速響應、高效節能的運動(dòng)控制。
永磁同步電機概述永磁同步電機出現于20世紀50年代,它的運行原理與普通電激磁同步電機相同,但以永磁體激磁替代激磁繞組激磁使得電機結構簡(jiǎn)單。永磁同步電機省略了普通同步電機所特有的集電環(huán)和電刷,提高了電機運行的可靠性。由永磁體激磁,無(wú)須激磁電流,因而提高了電機的效率和功率因數。
普通同步電機調節勵磁電流的大小可以人為地改變勵磁磁勢的大小。永磁同步電機以永磁體代替電勵磁繞組作為磁勢源,它對外提供的磁通‰和磁勢L隨著(zhù)外磁路磁導和電樞反應磁場(chǎng)的變化而自動(dòng)變化,無(wú)法直接調節永磁鐵磁勢的大小。永磁體作為磁路的一部分,由于磁鐵的磁導率低,對電樞反應磁場(chǎng)起削弱作用,使得永磁同步電機的直軸電樞反應電抗比交軸反應電抗小得多。
普遍認為永磁同步電機存在著(zhù)無(wú)異步起動(dòng)能力和重載時(shí)有振蕩失步的危險。永磁同步電機起動(dòng)時(shí),雖然定子繞組中通以交變電流并建立旋轉的定子磁場(chǎng),旋轉的定子磁場(chǎng)在永磁體磁極中產(chǎn)生相互作用,由于其轉子慣性較大,使得電機無(wú)法獲得足夠的起動(dòng)力矩。永磁同步電機以某一頻率旋轉時(shí),負載的變化只是改變了定子磁場(chǎng)軸線(xiàn)與轉子磁極軸線(xiàn)的夾角,此時(shí)電機仍保持同步轉速旋轉,當定子磁場(chǎng)軸線(xiàn)與轉子磁極軸線(xiàn)的夾角增大并超過(guò)*大負載角,此時(shí)電機定子磁場(chǎng)與轉子永磁體問(wèn)的磁力將無(wú)法維持負載平衡,使得轉子脫離同步轉速發(fā)生失步。
電機變頻調速技術(shù)為解決永磁同步電機異步起動(dòng)和失步振蕩問(wèn)題提供了解決辦法。永磁同步電機起動(dòng)時(shí),變頻器輸出較低頻率的電壓在電機中形成旋轉緩慢的定子磁場(chǎng),隨著(zhù)負載角的增大,電磁力矩也相應增大并克服轉子慣性使其旋轉。其轉速隨著(zhù)變頻器頻率的升高而逐漸升高至某一轉速,完成起動(dòng)過(guò)程。在變頻調速中對轉速和轉矩實(shí)行閉環(huán)控制,可隨時(shí)調節同步轉速,避免永磁同步電機出現失步現象。
有別于異步電機,同步電機只能通過(guò)調頻的方式進(jìn)行調速。盡管電機轉速可與電源頻率保持同步,但對于車(chē)輛行駛工況中存在不確定負載擾動(dòng)的場(chǎng)合,僅僅依靠外部裝置設置供電頻率的方式達不到電動(dòng)汽車(chē)的性能要求。反饋電機轉速信息,由電機轉子軸上的位置傳感器發(fā)出的脈沖控制定子電壓頻率能夠獲得更好的效果。永磁同步電機能夠滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的驅動(dòng)要求,在電動(dòng)汽車(chē)的應用中越來(lái)越受到重視。