在内置式转子结构中,大都为切向式转子结构,如图1。2(d)所示。每极永磁体对应一对极磁路上的磁压降,两个永磁体面积共同提供同一个磁通,这种类型的永磁电机具有聚磁结构,有较高的气隙磁密,对于多极数的永磁同步发电机极为合适。
1。3永磁同步电机控制技术
永磁同步电机有三种控制策略,恒压频比控制、直接转矩控制和矢量控制。
1。3。1 直接转矩控制
直接转矩控制:将磁通和电磁转矩作为控制变量,此时便可以省去磁场定向和矢量变换,直接对电磁转矩进行控制,不仅更加简捷快速,还提高了系统的动态响应能力。
图1。3 直接转矩控制原理框图
如上图所示,我们通过比较给定转速和估计转速,从而得出给定转矩;然后在转矩调节器的作用下,通过滞环处理由转矩差得到转矩控制信号;再比较磁链估计值和给定值,在滞环比较器的作用下得出磁链控制信号;将转子位移划分出区段,在区段为标准的条件下,以转矩和磁路控制信号为基础,通过查表格,得出空间矢量,生成PWM波形,将其输送给逆变器,给电机供电。
1。3。2 矢量控制
异步电机作为一个多变量系统,具有高阶、非线性和强耦合的特点。20世纪60年代,K Hasse 提出了这一思想。到了70年代末,一位来自西门子的工程师F。 Blaschke,在他的论文中提及到了三相电机磁场定向控制方法,通过这一方法来解决交流电机的转矩控制相关的疑问。
矢量控制基本原理:
对电动机的定子电流矢量进行测量与控制,利用磁场定向原理,控制励磁电流的转矩电流,最终控制电动机的转矩。
下图为矢量控制原理框图。
图1。4 矢量控制原理框图
1。3。3 变压变频控制
变压变频调速是改变异步电动机同步转速的一种调速方法。在极对数一定的条件下,同步转速n随频率变化,即
式(1。1)
由上式可知,电机的转速可由电机供电电源电压频率间接得出。只要控制好电机感应电动势和,便可以达到控制的目的。下图为变压变频控制原理框图。
图1。5 变压变频控制原理框图
当电机运行在额定频率(基速)以下时,磁通太弱会让电动机的铁心无法被充分利用,从而造成一种很大的浪费;相反,如果磁通太大,将会造成另一个更加恶劣的结果,励磁电流过大,并且这样可能会引起定子绕组过热,从而损坏电动机。所以我们通常采用恒压频比这一方式。
当电机运行在额定频率(基速)以上时,在许多条件的限制下,例如电动机绝缘耐压和定子磁路饱和,定子电压不能与频率步调一致,达到额定之后便不再变化。这样形成的结果便是磁通与频率成反比,此时电机工作在弱磁状态。文献综述
1。4 高频信号注入法
由于大部分的无传感器控制技术都有一个共同的缺陷,就是无法实现或者满足低速,尤其是零速是的控制要求。这时候,高频注入法横空出世,给这一问题开拓了一条有效的道路。其基本原理如下:
首先,我们需要选择合适频率的高频信号,然后作为输入信号输入到感应电动机的定子中。通过矢量控制后,能够产生一种恒定幅值的旋转磁场,或者是另外一种交变磁场,它会沿着一条轴线脉动。当然这个轴线可以是静止的,也可以是旋转的。当电机的转子具有凸极性时,在凸极转子下,这些磁场必然会受到调制作用。这种作用也会在定子电流中表现出来,具体表现为一种高频信号,它与转子位置或者是转子的角速度相关联。通过对这种高频信号的处理,我们可以得出许多信息,像是转子位置或者速度信息,并且借此来确定转子位置和转速。