《永磁同步电机原理及应用特性研究》3500字（论文）

永磁同步电机原理及应用特性研究目录TOC\o"1-2"\h\u11855永磁同步电机原理及应用特性研究 127871关键词：永磁同步电机；原理；应用特性 1103861、引言 1233612、永磁同步电机原理与应用 2281682.1永磁同步电机基本结构 2247432.2电机工作原理 2178242.3电机控制原理 4264073、结语 515469参考文献 5摘要：永磁同步电机具有效率高、功率密度大等优点。它的动力装置在电动汽车电动驱动系统中是最有利的存在，比其他的电机更具有优势，而且还有非常广阔的用途。作为车辆，安全是一个非常重要的指标。关键词：永磁同步电机；原理；应用特性1、引言二十一世纪以来，各学科之间的相互交流与渗透愈加明显，对永磁同步电机的研究、矢量控制理论、数字化控制技术和智能算法的交叉与融合，使现代电机驱动技术得到快速发展。特别是近几年来，永磁同步电机硬件不断升级，电机控制方法也在不断的优化创新；数字处理技术的不断进步，智能算法的不断推出，都极大地推动了永磁同步电机控制技术的进步。但随着永磁同步电机系统传统控制技术的成熟与发展，以及工业化的不断发展，数控领域对永磁同步电机速度控制系统的应用要求也越来越苛刻。现有的控制方法已经不能够满足数控等领域对电机速度的精确要求。所以，对永磁同步电机速度的高精度控制成为控制领域的研究重点。目前，众多研究者从两方面来提高对永磁同步电机速度控制的精度，一种是替换硬件，更新结构，通过对永磁同步电机结构的更新，研发新型材料来替换传统材料必然会提高对速度控制的精准度；另一种是通过改变控制方法来提高系统的性能。永磁同步电机依靠其响应迅速和扭矩大等优点，已经是电动汽车最重要的一部分。尤其是在当今工业发展的时代，永磁同步电机处于不可替代的地位，在好多生产设备和运输工具中都能看到PMSM。低碳时代以来，随着设备的更新换代，以及控制方法的不断研究发展，电磁学和现代计算机测控技术的不断交叉融合，互相渗透，都给永磁同步电机控制技术带来了一定的进步。2、永磁同步电机原理与应用2.1永磁同步电机基本结构永磁同步电动机的特性最为突出，很容易识别出与其他电动机的区别，同时小部分的结构也与普通异步电动机相似。普通电动机的部件与永磁同步电动机的部件相似，只是电动机的转子是永磁体。其主要部件包括永磁转子、定子绕组、电机风扇、外壳等部件。异步电动机有一个非常独特的转子结构，它的质量比永磁定子的质量高得多。永磁同步电机基本结构如下图2-1所示。图2-1永磁同步电机基本结构图2.2电机工作原理2.2.1永磁同步电机运行条件为了建立永磁同步电机主磁场的连续磁场和连接到直流励磁力矩的磁场，有必要设置磁场受极性影响的条件；然后对称风被分为三个阶段，作为电动势，或作为影响瞬间的电流载体；当前面的运动过程导致车轮转动时，磁极相产生的磁场跟随着轴旋转，按顺序一步一步地停止绕组的磁势。绕组会提供一个三相对称的交流电势，其大小和方向会周期性地改变。在外线上可以提供所需的交流能量。由于对称性，潜在工业的三相对称是安全的。对于旋转引擎，如果用永磁体代替直流旋转，同步发动机将变成永磁体。电动汽车上最常用的电机也可以称为正弦波永磁同步电机电机，从字面意思理解这种电机的内部构成是拥有永磁体的，电机的转子就是永磁体，为了配合这一类型的转子使其工作效率提高，定子的分布方式也极为特殊。定子的分布方式是三相正弦分布，这样就可以使气隙磁密沿空间分布。这就是正弦波永磁同步电机的名称。正弦波永磁同步电动机是现在生活中比较常见的电机也是非常典型的机电和其他设备一体化电动机。它主要还是包括电机本身，还包括位置传感器、电力电子变换器和驱动电路。将滑模观测器与高频电压信号注入法相结合，使内置式永磁同步电机的无位置传感器矢量控制系统在无位置传感器的闭环矢量控制模式下平稳启动，并能在低速和高速运行时获得更准确的转子位置观测信息。在永磁同步电动机定子上施加脉宽调制的三相交流电时，定子电枢产生空间磁场，与永磁转子相互作用，产生与定子旋转磁场方向相同的电磁转矩输出。当输出转矩T超过转子的摩擦转矩和永磁体的阻尼转矩时，电机开始向外工作，继续加速直至同步。永磁同步电动机的工作原理与同步电动机的工作原理基本相同。永磁同步电动机应用广泛。而感应电动机是一种常见的交流电动机。其特点是：在稳态运行时，转子转速与电网频率之间的关系不会变成同步转速。当电网频率恒定时，同步电动机的转速在稳态下是恒定的，与负载无关。2.2.2永磁同步电机运行方式电动机有三种主要的运行模式，通常是发电机、电动机和补偿器。发电机运行是同步电机最重要的运行方式，电机运行是同步电机的另一种重要运行方式。同步电机的功率因数是可调的。在无调速的情况下，使用大型同步电机可以非常有效的提高运行效率。近年来,小型同步电动机在变频感应电动机,也被称为感应电动机,通过互动交流电机产生电磁转矩气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流,并实现机械能转换为机械能。2.2.3永磁同步电机工作原理永磁同步电动机的工作原理如下：永磁同步电动机主磁场的建立：励磁绕组连接上直流励磁电流，在极性之间的区域建立上励磁的磁场，就是在建立主磁场。永磁同步电动机载流导体：三相对称电枢绕组作为功率绕组，成为感应电势或成为感应电流的主载体。永磁同步电动机的切割运动：原动机带动转子旋转（通过机械能输入电机）。两个极性相之间的励磁磁场随轴旋转，依次切断定子绕组（等同于绕组的导体反方向切断励磁磁场）。永磁同步电动机交流电动势的产生：由于电枢、绕组和主磁场之间的相对剪切运动，电枢绕组会产生大小和方向周期性变化的三相对称交流电动势。通过出线，就可以供应交流电电源。永磁同步电动机的交变对称性：由于旋转磁场的极性，感应电动势的极性发生变化；因为电枢绕组的左右对称性，这才保证了感应电势的三相对称性。2.3电机控制原理2.3.1永磁同步电机控制方式受控式:顾名思义，需要其他控制装置来驱动电机的正常运行。自动控制式:自由控制电机运行，永磁同步电机是指电流频率和速度同步运行，自动控制是控制电流频率来实现速度控制，通常采用矢量控制。矢量是通电后指定子绕组产生的具有方向和幅度的磁势。磁势与转子永磁体产生的磁势相互作用，以旋转电机转子。通过空间坐标变换，将定子三相静止坐标系转化为定子两相静止坐标系，再将定子两相静止坐标系转化为转子两相旋转坐标系。旋转框架相对于转子静止。2.3.2永磁同步电机控制原理与要求电动汽车的驱动电机控制器是整个汽车驱动系统的控制核心。它决定了驱动电动机的速度和转矩指令根据电信号等信息的位置变速杆(向前、向后、中性、高速度和低速度),油门,刹车和动力电池的剩余力量,以便控制驱动电动机的运行。这实际上是控制系统根据每个信息计算出的命令数据，为驱动电机提供电流。早期的电动汽车使用直流电机。控制直流电机的内部结构简单，速度控制比其他普通电机容易。同时，电池作为车辆的主要动力源，也为电机提供直流。电机控制器是控制主牵引电源与电机之间能量传递的专用装置。由外部控制信号接口电路、电机控制电路和驱动电路组成。电机驱动器和电机控制器作为电动汽车的关键部件，在整个电动汽车系统中起着非常重要的作用，使电动汽车得以运行。(1)电机控制器原理:电机控制器作为整个汽车制动系统的控制中心，由变频器和控制器组成。逆变器从电池接收直流电能量，并将其转换成三相交流电，为汽车的马达提供动力。控制器接收电机速度和其他信号，并将它们反馈给仪器。当发生制动或加速时，控制器控制变频器的频率，达到加速或减速的目的。(2)电动汽车对电机控制系统的要求:由于电动汽车的特殊性，电动汽车的实际驾驶工况较为复杂，不仅需要适应各种气候的影响，还需要进行不同工况下的安全测试，以确保驾驶员和乘客的舒适性和安全性。电机控制器作为电动汽车的核心部件，直接影响整车的行驶性能。因此，必须满足以下要求。①要求有优良的转矩控制特性，能满足频繁启动、停止、加减速、低速高转矩爬升、高速低转矩恒功率运行等工况。(2)要有较宽的转速范围，并能高效率运行。③启动、加速时可提供较大的启动扭矩和输出功率，运行平稳时对工作效率要求较高。④制动能量的回收，实现电池能量的反馈，提高电动汽车的行驶里程。⑤驱动控制系统必须符合车辆电气系统的安全标准。3、结语本问主要了解永磁同步电机的基本结构，阐述永磁同步电机的种类、运行方式、工作原理及控制原理，通过以上内容才能了解永磁同步电机，能够更快的理解永磁同步电