电机控制 - 永久磁性同步电机 (PMSM)

电机控制 - 永久磁性同步电机 (PMSM)







电机控制 - 永久磁性同步电机 (PMSM)
永久磁性同步电机 (PMSM) 可以看做 AC 感应电机和无刷直流电机 (BLDC) 的
交叉产品。它们具有与 BLDC 电机相似的转子结构，其中包含永久磁性。但是，
它们的定子结构类似于 ACIM“表亲”的定子结构，其中绕线的构建方式可在机
器气隙中形成正弦磁通密度。因此，使用正弦波形驱动时运行最佳。但不同于
ACIM “亲缘产品”，PMSM 电机在使用开环标量 V/Hz 控制时运行较差，因为瞬
态条件下没有提供机械阻尼的转子线圈。场定向控制是 PMSM 最常使用的控制技
术。因此，扭矩纹波可以极低，这与 ACIM 不分伯仲。但是，较之 ACIM，同等
大小的 PMSM 电机可提供更高的功率密度。这是因为对于感应电机，部分定子电
流需要“感应”转子电流来产生转子磁通。这些附加电流会在电机内部产生热量。
但在 PMSM 中，转子磁通已通过转子上的永久磁性建立。

多数 PMSM 利用转子表面安装的永久磁性。这使得电机呈现“圆”磁场，而电机
扭矩是转子磁性和定子电磁之间反作用力的结果。这样，将典型 FOC 应用的直
轴电流调节为 0，可使最佳扭矩角为 90 度。但部分 PMSM 的磁性埋在转子结构
内。这些电机被称为“内藏式永久磁性电机”或 IPM 电机。因此，特定空间角
度的径向磁通较其它角度更集中。这便产生了名为“磁阻扭矩”的附加扭矩分量，
它是由集中和非集中磁通路径的电机电感变化引起的。这使得最佳 FOC 扭矩角
大于 90 度，需要将直轴电流调节为交轴电流固定的负比率。该负直轴电流也会
导致磁场变弱，从而降低直轴的磁通密度，反过来减少部分磁芯损耗。因此，IPM
电机对于给定帧大小可提供更高的电源输出。这些电机逐渐成为混合电动汽车、
电器和 HVA