永磁同步电动机功率因数的仿真分析—转矩电流最大比控制文献综述

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1、文献综述永磁同步电动机功率因数的仿真分析—转矩电流最大比控制1前言：自70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用。其主要原因有：1.永磁材料近年来的开发很快，现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。2.电力电子技术的发展大大促进了永磁同步电动机的开发应用。电力电子技术是信息产业和传统产业间重要的接口，是弱电与被控强电之间的桥梁。对最新的自同步永磁同步电动机，高性能电力半导体开关组成的逆变电路是其控制系统的必不可少的功率环节。3.规模集成电路和计算机技术的发展完全改观了现代永磁同步

2、电动机的控制。由于电子技术和控制技术的发展，永磁同步电动机的控制技术亦已成熟并日趋完善[1]。使得永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、功率因数高等优越性能,由其组成的高性能驱动系统近年来受到了广泛的关注。而在20世纪80年代中期针对感应电动机而提出的直接转矩控制策略实行定子磁场定向，避免复杂的坐标变换，动态性能好，对电动机参数依赖性小，鲁棒性强。因此，将其应用拓展至永磁同步电动机控制领域就成为近年的研究的热点之一。针对永磁同步电动机dq轴电感不相等的特性,提出了最大转矩电流比控制来提高系统

3、动态性能。因此，将永磁同步电动机直接转矩控制与最大转矩电流比控制结合亦成为永磁同步电动机控制领域的新兴问题。永磁同步电动机直接控制系统最大转矩电流比控制结合了两者的优点：无需转子精确定向，降低了定子电流，减小损耗，从而提高了系统效率[2]。对于凸极永磁同步电动机Ld不等于Lq,能够生磁阻转矩,通过控制定子电流相位角可以控制id,iq。当定子电流一定时，存在一个电流相位角使输出转矩值最大，这种控制方法可以得到最大转矩电流比。基于此种最大电流比控制方法，建立高性能的三电PMSM最大转矩电流比控制系统，

4、对最大转矩电流比控制系统进行分析研究。与传统的id=0控制在输出转矩、功率因数、动态性能、算法复杂程度、对参数的鲁棒性等方面进行比较,从而阐述了其优缺点,为永磁同步电动机控制方法选择提供依据[3]。功率因数和效率一样，都是永磁同步电动机最具实用价值的特征指标。无论是异步起动的永磁电动机，还是调速永磁电动机，设计时都力求提高其功率因数。因为，前者通常就是用来替代低力能指标的感应电动机，后者为了减小电子控制器的容量也要求有高力能指标[4]。2主题部分由于永磁体的益处很多。在电机中用永磁材料代替传统的励

5、磁绕组。已成为新型高效节能电机的一个重要发展方向。现代永磁电机采用稀土永磁材料励磁。如钐钴(SmCo)台金、钕铁硼(NdFeB)台金等，不仅使电机尺寸大大减小，重量减轻。而且使之维护方便、运行可靠、效率提高，与同容量的异步电机相比。永磁电机效率提高了4％～13％。其功率因数提高5％～2O％。随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展。永磁电机的应用将会变得更为广泛。永磁电机的种类永磁电机种类繁多。根据电机功能大致可分为永磁发电机和永磁电动机两大类。永磁电动机又可分为永磁直流电动机和永磁交流电动机

6、。而永磁交流电动机指的是带有永磁转子的多相同步电动机，所以常被称为永磁同步电动机(PMSM)。永磁直流电动机如果按有无电刷和换向器来分，又可分为永磁有刷直流电动机和永磁无刷直流电动机(BLDCM)。当今世界，现代电力电子学理论和技术正在大发展。电力电子器件，如MOSFET、IGBT、MCT等的不断问世，控制装置发生根本性变化。自1971年F·BlascEke提出交流电机矢量控制原理之后，矢量控制技术的发展开创了交流伺服传动控制的新纪元，各种高性能微处理器的不断推出，进一步加速了交流伺服系统取代直流

7、伺服系统的发展。交流伺服系统取代直流伺服系统已成必然趋势。然而，具有正弦波反电势的永磁同步电动机(PMSM)和具有梯形波反电势的无刷直流电动机(BLDCM)因其本身卓越的性能必将会成为发展高性能交流伺服系统的主流。下面介绍永磁同步电动机的发展状况，并着重介绍一下永磁同步电动机发展趋势。永磁同步电机（PMSM）的研究现状：虽然BLDCM的转矩比PMSM具有控制简单，成本低，检测简单等优点，但因为BLDCM的转矩脉动比PMSM较大铁心损耗也较大。所以在低速直接驱动场合的应用中，PMSM的性能比BLDC

8、M及其它交流何服电动机优越得多。不过在发展高性能PMSM中也遇到几个“瓶颈”问题有待于作更深入的研究和探索。（1）PMSM在使用过程中会出现“退磁”现象，而且在低速时，也存在齿槽转矩对其转矩波动的影响。(2)检测误差对控制器调节性能有影响，发展高精度的速度及位置检测器件和实现无传感器检测的方法均可克服这种影响。(3)以PMSM作为执行元件构成的永磁交流伺服系统，由于PMSM本身就是具有一定非线性、强耦合性和时变性的“系统”，同时其伺服对象也存在较强的不确定性和非线性，加之系统运行时