Основное различие между постоянным магнитом синхронного мотора (PMSM) и индукционный двигатель находится в ротор. изучение ^1. показать, что PMSM имеет АН эффективность приблизительно 2% больше чем высокоэффективный (IE3) Индукционный электродвигатель, при условии, что статор имеет тот же дизайн, и то же самое Переменный частотный привод используется для контроль. В этом случае постоянные магнитные синхронные электродвигатели по сравнению с другими электродвигателями имеют лучшие производительность: Power / объем, крутящий момент / инерция и т. Д.

Постоянные магнитные синхронные моторные конструкции и типы

Постоянный синхронный мотор магнита, как и любой вращающийся электродвигательсостоит из ротора и статора. Статор является фиксированным часть. Ротор вращается часть.

Как правило, ротор расположен внутри статора электродвигателя, есть также структуры с внешним ротором - наизнанку электрические двигатели.

То роторсостоит из постоянных магнитов. Материалы с высокой принудительной силой используются как постоянные магниты.

Согласно дизайну ротора, синхронные двигатели разделены в:
• электродвигатели с выделенным полюсом ротор;
• Электрические двигатели с Неэлемент Полюс ротор.

электродвигатель с неэлемент Полюсный ротор имеет одинаковую прямую и квадратурный индукцию L _{подразделение} = . ливня _вон , в то время как Для электродвигателя с небрежным полюсом ротором квадратура не равна прямой л. _вон ≠ . ливня _{подразделение} . .

Также, по данным дизайна ротора, PMSM делятся в:
• Поверхностный синхронный магнит поверхности двигатель;
• Интерьер постоянный магнит синхронный мотор.
• 

  Ротор поверхностного постоянного магнита синхронного мотора

  

  Ротор внутреннего постоянного магнита синхронного мотора

  То статорсостоит из внешней рамы и сердечника с обмотки. Самый распространенный дизайн с два- и трехфазный обмотка.

  В зависимости от конструкции статора, синхронный мотор с постоянным магнитом может быть:
  • с распределенными обмотка;
  • С концентрированными намотка.
  

  Электрический моторный статор с распределенной обмоткой

  

  Электрический моторный статор с концентрированной намоткой

  распределенПозвоните такую ​​обмотку, в которой количество слотов на Полюс и фаза q = 2, 3, ...., к.

  сосредоточиться называется такая обмотка, в которой количество слотов на Полюс и фаза q = 1. . В этом случае слоты равномерно расположены вокруг окружности Статора. Две катушки, образующие намотки, могут быть подключены как в серии, так и в параллельно. Основным недостатком таких обмоток является невозможность влиять на форму кривой ЭДС [2] . .

  

  Трехфазный Распределенная цепь намотки

  

  Трехфазный Сконцентрированная обмотка
  То Форма спины ЭМФэлектрического мотора может быть:
  • трапециевидный;
  • синусоидальный.

  Форма кривой ЭДС в проводнике определяется кривой распределения магнитной индукции в зазоре вокруг статора Окружность.

  Известно, что магнитная индукция в зазоре под заметным полюсом ротора имеет трапециевидную форму. ЭДО, индуцированная в проводнике, имеет то же самое Форма. Если . Необходимо создать синусоидальный EMF, то советы полюса даны такой формы, что кривая распределения индукции быть рядом с синусоидальный. Это . содействует разворовым кончикам полюсов ротора [2] . .

  Принцип работы синхронного мотора

  То Принцип работы синхронного мотора основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротор. То Концепция вращающегося магнитного поля статора синхронного двигателя такой же, как у трехфазный Индукционный двигатель . .

  Принцип работы синхронного двигателя основан на взаимодействии вращение магнитного полястатора и постоянного магнитного поля ротор.

  останавливаться

  
  Вращающееся магнитное поле синхронного мотора

  Магнитное поле ротора, взаимодействующее с синхронным переменным током обмоток статора, согласно Ampere's Закон, создает крутящий моментзаставить ротор вращаться ( более ).

  Постоянные магниты, расположенные на роторе PMSM Создайте постоянное магнитное поле. При синхронной скорости вращения ротора со статором поля роторные полюс блокируют с вращающимся магнитным полем статора. В связи с этим PMSM не может . Начать сам когда . Это связано непосредственно к трехфазной Текущая сеть (ток Частота в электросетевой решетке 50 Гц).

  Постоянный магнитный синхронный моторный контроль

  Постоянный синхронный двигатель магнита требует системы управления, например, Переменный частотный приводили сервопривод. Существует большое количество методов контроля, реализованное управление системы. Выбор метода оптимального управления в основном зависит от задачи, которая помещается перед Electric привод. Основные методы управления синхронным мотором постоянного магнита показаны в таблице ниже.

  контроль				преимущества	Недостатки
  синусоидальный	скалярный			Простая схема управления	контроль не является оптимальным, не подходит для задач где Переменная нагрузка, потеря управления возможна
  	вектор	ориентированный на полевой контроль	С датчиком положения	Гладкая и точная настройка положения ротора и скорость вращения двигателя, большой диапазон управления	Требуется датчик положения ротора и мощный Микроконтроллер Внутри системы управления
  			Без . Датчик положения	Датчик положения ротора не требуется. гладкая и точная настройка положения ротора и скорость вращения двигателя, большой диапазон управления, но меньше чем с датчиком положения	Датчик . поле ориентированный контроль над Полный диапазон скоростей возможно только для PMSM С небрежным ротором полюса требуется мощная система управления
  		прямой контроль крутящего момента		Простая цепь управления, хорошая динамическая производительность, широкий диапазон управления, датчик положения ротора не требуется	Высокий крутящий момент и текущая пульсация
  трапециевидный	открытый цикл			Простая схема управления	контроль не является оптимальным, не подходит для задач где Переменная нагрузка, потеря управления возможна
  	Закрытая петля	С датчиком положения (зал сенсоры)		Простая схема управления	Датчики Холла Требуется. Есть крутящий момент рябь. Предназначен для управления PMSM с трапециемальной спиной ЭМФ, Когда Контроль PMSM С синусоидальной спиной EMF, средний крутящий момент ниже 5%.
  		Без . датчик		Требуется более мощная система управления	не подходит для низкой скорости Операция. Есть крутящий момент рябь. Предназначен для управления PMSM с трапециемальной спиной ЭМФ, Когда Контроль PMSM С синусоидальной спиной EMF, средний крутящий момент ниже 5%.

  Популярные методы для управления синхронными моторами постоянного магнита

  К . Решать простые задачи обычно используются трапециевидным управлением с датчиками Холла (для Пример, компьютер вентиляторы). К . Решать проблемы, требующие максимальной производительности от электропривода, ориентирован на поле Контроль обычно выбран.

  Трапециевидное управление

  Одним из простейших методов контроля синхронного мотора постоянного магнита является - трапециевидный контроль. Трапециевидное управление используется для управления PMSM с трапециевидной спиной EMF. В то же время этот метод также позволяет управлять PMSM С синусоидальной спиной EMF, но затем средний крутящий момент электрического привода будет ниже на 5%, а крутящий момент будет 14% максимального ценность. Существует трапециевидное управление без обратной связи и обратной связи ротором положение.

  То Управление открытым контуром (без Обратная связь) не является оптимальным и может привести к выпуску PMSM из синхронизации, то есть потерю управляемость.

  То Управление замкнутым контуромможно разделить в:
  • трапециевидное управление датчиком положения (обычно при зале датчики);
  • Трапециевидный контроль без датчика (датчик трапециевидная контроль).

  в качестве датчика положения ротора для трехфазных Трапециевидное управление, обычно используются три датчика Холла, встроенные в электродвигатель, которые позволяют определить угол с точностью до предела ± 30 градусов. Благодаря этому контролю вектором тока статора занимает только шесть позиций для одного электрического периода, в результате которого находится крутящий момент пульсации на Выход.

  

  Трапециевидное управление от датчиков Холла

  ориентированный на полевой контроль

  Ориентирован на поле Контроль (FOC) позволяет плавно, точно и самостоятельно контролировать скорость и крутящий моментиз бесщеточный мотор. Для . Работа алгоритма контроля ориентированного на местах, необходимо знать положение ротора бесщеточный мотор.

  Есть два способа определить ротор Положение:
  • по позиции датчик;
  • датчик . - . путем расчета угла с помощью системы управления в реальном времени на основе информации доступна.

  PMSM . Контроль ориентированного на местах датчиком положения

  Следующие типы датчиков используются в качестве угла Датчики:
  • Индуктивный: Resolver, Inductosyn, etc ;
  • оптический;
  • Магнит: Магниторезистивный . датчики.
  

  Ориентированный на полевой контроль от постоянного магнита синхронного двигателя с использованием датчика положения ротора

  Ориентирован на поле Контроль PMSM без датчика положения

  С . 1970-х годов датчик Векторные методы управления Бесщеточный ассортимент моторы Стал разрабатывать, благодаря быстрому развитию микропроцессоры. Первый датчик Методы оценки угла были основаны на свойстве электродвигателя, чтобы создать обратно EMF во время вращение. Моторное устройство EMF содержит информацию о положении ротора, поэтому путем вычисления значения задней ЭДС в стационарной системе координат вы можете рассчитать положение Rotor. Но Когда Ротор не вращается, задняя ЭМС отсутствует, и при низкой скорости задняя ЭМС имеет небольшую амплитуду, что трудно различить от шума, поэтому этот метод не подходит для определения положения ротора двигателя при низком скорости . .

  Есть две общие методы для Sensorless Начало PMSM:
  • Начните от скалярного метода - Начните на заранее определенную характеристику зависимости напряжения до Частота. Но скалярное управление строго ограничивает возможности системы управления и параметры электропривода в виде целого;
  • Способ впрыска высокой частоты - Работает только с выделенным полюсом PMSM.
  

  Управляемый полевым управлением постоянного магнита синхронного двигателя без датчика положения ротора со скалярным началом

  В настоящее время Sensorless ориентирован на поле Контроль PMSM В полном диапазоне скоростей возможен только для двигателей с выделенным полюсом ротор.