说了这么多关于永磁同步电机涉及到的控制理论和方法,我觉得有必要对永磁同步电机这个东西做一个大致性的说明,包括其概念,优缺点,应用场合等内容,由于篇幅以及本人水平有限,下面只对永磁同步电机做电动机使用的情况作出讨论。
1、首先是其概念上的定义,百度百科给出的定义如下:永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机,永磁体作为转子产生旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应,感应三相对称电流。
乍一看可能有点记忆模糊,不过我们可以先从异步电机的概念入手,我们都知道,异步电机有定子绕组和转子绕组,定子绕组通入三相电,产生旋转磁场;转子绕组在此旋转磁场下产生感应电流,再由感应电流在磁场中产生电磁转矩,从而使得电机开始转动,也就是说异步电机转子并不直接产生磁场,而是由定子的旋转磁场所感应产生的,所以其转速会有转差率,你也可以将转子绕组中的感应电流理解成是由于异步电机有转差率,没有这个转差率转子绕组就不会有感应电流。
而对于同步电机,其与异步电机的最大区别就在于其转子的磁场是其本身自带的,比如转子带有永磁体或者转子绕组通有直流电,带有永磁体的就被称为永磁同步电机
同步电机的转子自身产生磁场,而异步电机的转子是间接产生磁场的,这是两者的不同,不过两者的定子差别不大,通入三相电时都会产生一个旋转磁场,我们可以想象一下,同步电机的转子本身相当于一个磁体,该磁体在一个旋转磁场中也会跟着这个磁场开始旋转,所以同步电机的旋转是定子磁场拖着转子转动的,所以两者的旋转速度会达到同步,不会有转差率,也就称其同步电机。
2、两者的性能比较,异步电机在工作时,转子绕组要从电网吸收部分电能励磁,消耗了电网电能,这部分电能最终以电流在转子绕组中发热消耗掉,,这会使电机的效率降低,而且该转子励磁电流折算到定子绕组后呈感性电流,使进人定子绕组中的电流落后于电网电压一个角度,造成电机的功率因数降低,另外;由于异步电机工作时,转子绕组有电流流动,而这个电流完全以热能的形式消耗掉,所以在转子绕组中将产生大量的热量,使电机的温度升高,影响了电机的使用寿命,但另一方面,异步电机的结构简单,制造方便,成本低,综合它的优缺点来说,异步电机一般适用于工况恶劣,对控制要求较低的场合。永磁同步电机与异步电机不同,永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后,由永磁体来建立转子磁场,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子中无感应电流,不存在转子电阻损耗,发热量小,冷却系统也会减小,大大减小体积和重量,永磁电机转子中无感应电流励磁,可以使定子绕组有可能呈纯阻性负载,使电机功率因数几乎为1,但另一方面,永磁同步电机的永磁体由稀土材料制作而成,其价格昂贵并且对工作环境要求高,对驱动和控制系统要求高,适用于控制精度高的伺服控制系统等。