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永磁电机无传感器的控制方法


永磁 电机无传感器 的控制方法  J nK n 博 士 。Y s a   l tcAme i   u a g a k waEe r   ci ra c 使 用 内置永磁 电机 ,高频信号注入法 可以提供 精确 的速度控制 ,而不需要反馈 传感器。   常 ,交流 电机 的精确速度控 制一般都  遭  在某些情况下,通过高频信号注入 法,不需要反  馈传感器也可以达到精确速度

控制的类似效果。   为 了 实 施 这 个 方 法 , 变频 驱 动 器 ( D) VF 必  图1电 机 结 构  须 使用开环控制 ,且 必须 能够 注入 所要求的高  频信号。该方法只能借助诸如内置永磁 ( M)   I 同 P 步 电机等 凸极 电机才能实施。   P M电机的基本特点  两种常用永磁 电机的结构如 图1 所示。表面  安装 的永磁 fP ) S M 电机 的磁体 附 着在转子 的表 面 ,   IM 电机 的磁 体则 埋在 内部。 这两 种类 型 电机 都  P 表面安装永磁 ̄t ( P ) J S M  I , 组  内置永磁 电机( M   1 ) P 有很高的效率,但 IM 电机有额外的扭转力,因  P 为它既使用磁体也使用由磁凸极性产生的磁阻扭  其机械强度要比 IM 电机弱,尤其是在高速 区域。 P   中的 电感计算 。因此,L d和 L q是相 同的,所  以 SP 电机具有很低的 电感 凸极性。因此 ,在  M 对于 IM 电机而言 ,其永磁体是埋在转子内 P   部的。 由于电机中使用的永磁体磁导率比铁低 ( 也    矩。由于 S M 电机的磁体需要安装在转子表面上, 电机终端测量的 电感值不管转子位置都是常数。 P   P M电机的磁凸极性  对 于 S M 电机 而 言 ,在 L P d和 L 的磁 通  a 就是说磁 阻比较高 ) ,磁通 径路 中的有效气隙会  根据转子位置不 同而变化。具体 的变化情况如图  3所示。这就叫做磁凸极性,且这种情况会导致  电机终端的电感值会根据转子位置不同而变化。   路径中的有效气隙都是一样的,如图 2所示。 电   机中使用的永磁体磁导率很低 ,可被视为如空气  图 2 P 电机 磁 凸 极 性  : M S   d 轴电感 ,L   d q 电感 .L   轴 q d 电感 ,L   轴 d a 电感 。L   轴 q S M电机的非 凸极性特 ̄(d L ) P L = q  P   , MI 的凸极 性特征(d L )  ̄ L< q   w w E m g o ? OT LNIEN  I  2 1. w   C a  r C NO  G EI CHAl 0  8 C cn R E N RG N   0   2  5 0 L G Y  0 FEATU只   图 3:IM 电 机 的 电感 测 量  P 终  端  电  黪  0   图4:高频注入法  MI 高频注入电压  1   电  机  根 据 转子 位 置不 同 电感 的 变 化  高频 电压 注 入 后 .电 机 阻抗 会发 生 变 化 。   电机终端 电感值如何根据转子位置  高频信号注入法  的不同而变化 ,如图 4所示。该变化可  以用以下等式来表示 :   因此 ,可 以通 过 使 用图 5所示 的 凸  高频信号注入法的基本概念是 当高  频 电压 以 0度注 入角 ( 即通过 L d轴 )   注入到 IM 电机中时,由于电感值最小  P

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