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直流無刷電機與永磁同步電機區(qū)別

2016-05-23
關(guān)鍵詞: 無刷直流 PWM 永磁同步電動機

       無刷直流電機通常情況下轉(zhuǎn)子磁極采用瓦型磁鋼,,經(jīng)過磁路設(shè)計,,可以獲得梯形波的氣隙磁密,,定子繞組多采用集中整距繞組,,因此感應(yīng)反電動勢也是梯形波的,。無刷直流電機的控制需要位置信息反饋,,必須有位置傳感器或是采用無位置傳感器估計技術(shù),,構(gòu)成自控式的調(diào)速系統(tǒng),??刂茣r各相電流也盡量控制成方波,,逆變器輸出電壓按照有刷直流電機PWM的方法進行控制即可。本質(zhì)上,,無刷直流電機也是一種永磁同步電動機,,調(diào)速實際也屬于變壓變頻調(diào)速范疇。    
       通常說的交流永磁同步伺服電機具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子,,在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動勢波形為正弦,,外加的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波,一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機控制系統(tǒng)常采用自控式,,也需要位置反饋信息,,可以采用矢量控制(磁場定向控制)或直接轉(zhuǎn)矩控制的先進控制方式。    
       兩者區(qū)別可以認為是方波和正弦波控制導(dǎo)致的設(shè)計理念不同,。最后明確一個概念,,無刷直流電機的所謂“直流變頻”實質(zhì)上是通過逆變器進行的交流變頻,從電機理論上講,,無刷直流電機與交流永磁同步伺服電機相似,,應(yīng)該歸類為交流永磁同步伺服電機;但習(xí)慣上被歸類為直流電機,,因為從其控制和驅(qū)動電源以及控制對象的角度看,,稱之為“無刷直流電機”也算是合適的。   
       無刷直流電機通常情況下轉(zhuǎn)子磁極采用瓦型磁鋼,,經(jīng)過磁路設(shè)計,,可以獲得梯形波的氣隙磁密,定子繞組多采用集中整距繞組,,因此感應(yīng)反電動勢也是梯形波的,。無刷直流電機的控制需要位置信息反饋,必須有位置傳感器或是采用無位置傳感器估計技術(shù),,構(gòu)成自控式的調(diào)速系統(tǒng),。控制時各相電流也盡量控制成方波,,
逆變器輸出電壓按照有刷直流電機PWM的方法進行控制即可,。  
      本質(zhì)上,無刷直流電動機也是一種永磁同步電動機,,調(diào)速實際也屬于變壓變頻調(diào)速范疇,。       

       通常說的永磁同步電動機具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子,在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動勢波形為正弦,,外加的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波,,一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機控制系統(tǒng)常采用自控式,,也需要位置反饋信息,,可以采用矢量控制(磁場定向控制)或直接轉(zhuǎn)矩控制的先進控制 策略。  
      兩者區(qū)別可以認為是方波和正弦波控制導(dǎo)致的設(shè)計理念不同,。        

       最后糾正一個概念,,“直流變頻”實際上是交流變頻,只不過控制對象通常稱之為“無刷直流電機”,。 
僅對電機結(jié)構(gòu)而言,,二者確實相差不大,,個人認為二者的區(qū)別主要在于: 
      1 概念上的區(qū)別。無刷直流電機指的是一個系統(tǒng),,準確地說應(yīng)該叫“無刷直流電機系統(tǒng)”,,它強調(diào)的是電機和控制器的一體化設(shè)計,是一個整體,,相互的依存度非常高,,電機和控制器不能獨立地存在并獨立工作,考核的也是他們整體的技術(shù)性能,。而交流永磁同步電機指的是一臺電機,,強調(diào)的是電機本身就是一臺獨立的設(shè)備,它可以離開控制器或變頻器而獨立地存在獨立地工作,。 
       2 從設(shè)計和性能角度上看,,“無刷直流電機系統(tǒng)”設(shè)計時主要考慮將普通的機械換向變?yōu)殡娮訐Q向后如何還能保持機械換向電機的優(yōu)點,考核的重點也是系統(tǒng)的直流電機特性,,如調(diào)速特性等,;而交流永磁同步電機設(shè)計主要著重電機本身的性能,特別是交流電機的性能,,如電壓的波形,、電機的功率因數(shù)、效率功角特性等,。 
       3 從反電勢波形看,,無刷直流電機多為方波,而交流永磁同步電機反電勢波形多為正弦波,。 

       4 從控制角度看無刷直流電機系統(tǒng)基本不用什么算法,,只是依據(jù)轉(zhuǎn)子位置考慮給那個繞組通電流即可,而交流永磁同步電機如果需要變頻調(diào)速則需要一定的算法,,需要考慮電樞電流的無功和有功等,。 
       5 關(guān)于“那么三相無刷直流電機能不能使用三相正弦交流電呢?如果可以,,霍耳器件是否可以不用了,?” 
       從原理上講,三相無刷直流電機使用三相正弦交流電是可以運行的,,只不過是運行性能可能很差,如果三相無刷直流電機的反電勢波形為方波,,則使用三相正弦交流電時會產(chǎn)生很大的諧波損耗,,溫升很高。是否需要霍耳器件與使用什么電源(三相正弦交流電或方波脈沖電源)無關(guān),,而與電機的控制算法,、控制策略及控制方式等因素有關(guān),如果是用無位置傳感器的控制方式則霍耳器件可以不用,如果采用有轉(zhuǎn)子位置傳感器的控制方式,,則位置傳感器還是必要的,,當然可以不用霍耳器件而采用其他的傳感器,如編碼器,、旋轉(zhuǎn)變壓器等   樓上說的很詳細了,,簡單說下我的感受吧: 
       曾測過無刷直流電機的反電動勢,并不是很完美的方波,,是像削了頂?shù)恼也?,用直流變頻控制,電機轉(zhuǎn)速還比較平穩(wěn),,但是要看精度,,在不在你的接受范圍內(nèi)了。   
       無刷直流電機的電機本體:定子繞組為集中繞組,,永磁轉(zhuǎn)子形成方波磁場,; 永磁同步電機的電機本體:定子繞組為分布繞組,永磁轉(zhuǎn)子形成正玄磁場,; 
2,、無刷直流電機的位置傳感器:低分辨率,60度分辨率,,霍爾元件,,電磁式、光電式,; 永磁同步電機的位置傳感器:高分辨率,,1/256,1/1024,旋轉(zhuǎn)變壓器,,光碼盤,;

3、控制不同:     無刷直流電機:120度方波電流,,采用PWM控制,;    永磁同步電機:正玄波電流,采用SPWM  SVPWM控制 


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