两种同步电机有什么差异呢?

伺服与控制

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描述

两种同步电机是无刷直流电动机以及永磁同步电动机,这两种电动机都属于同步电动机的类别,那么他们在运行上会有什么差异呢?运行的原理是什么?

1. 无刷直流电动机:

其出发点是用装有永磁体的转子取代有刷直流电动机的定子磁极,将原直流电动机的转子电枢变为定子。有刷直流电动机是依靠机械换向器将直流电流转换为近似梯形波的交流,而BDCM是将方波电流(实际上也是梯形波)直接输入定子,其好处就是省去了机械换向器和电刷,也称为电子换向。为产生恒定电磁转矩,要求系统向BDCM输入三相对称方波电流,同时要求BDCM的每相感应电动势为梯形波,因此也称BDCM为方波电动机;

无刷电机

2. 永磁同步电动机(简称PMSM):

其出发点是用永磁体取代电励磁式同步电动机转子上的励磁绕组,以省去KAF87减速机 的励磁线圈、滑环和电刷。PMSM的定子与电励磁式同步电动机基本相同,要求输入定子的电流仍然是三相正弦的。为产生恒定电磁转矩,要求系统向PMSM输入三相对称正弦电流,同时要求PMSM的每相感应电动势为正弦波,因此也称PMSM为正弦波电动机。

同步电动机的最大优点是调节励磁电流可以改变功率因数。在一定有功功率下,改变可得到同步电动机的U形曲线。过励时从电网吸收超前无功功率,欠励时从电网吸收滞后无功功率。

当改变同步电动机的励磁电流时,能够改变同步电动机的功率因数,这点是三相异步电动机所不具备的。当改变励磁电流时,同步电动机功率因数变化的规律可以分为三种情况,即正常励磁状态、欠励状态和过励状态。同步电动机拖动负载运行时,一般要过励,至少运行在正常励磁状态,不要让它运行在欠励状态。

直流无刷电机与永磁同步电机区别

无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢,经过磁路设计,可以获得梯形波的气隙磁密,定子绕组多采用集中整距绕组,因此感应反电动势也是梯形波的。无刷直流电机的控制需要位置信息反馈,必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术,构成自控式的调速系统。控制时各相电流也尽量控制成方波,逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM的方法进行控制即可。本质上,无刷直流电机也是一种永磁同步电动机,调速实际也属于变压变频调速范畴。     

通常说的交流永磁同步伺服电机具有定子三相分布绕组和永磁转子,在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦,外加的定子电压和电流也应为正弦波,一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统常采用自控式,也需要位置反馈信息,可以采用矢量控制(磁场定向控制)或直接转矩控制的先进控制方式。     

两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。最后明确一个概念,无刷直流电机的所谓“直流变频”实质上是通过逆变器进行的交流变频,从电机理论上讲,无刷直流电机与交流永磁同步伺服电机相似,应该归类为交流永磁同步伺服电机;但习惯上被归类为直流电机,因为从其控制和驱动电源以及控制对象的角度看,称之为“无刷直流电机”也算是合适的。    

无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢,经过磁路设计,可以获得梯形波的气隙磁密,定子绕组多采用集中整距绕组,因此感应反电动势也是梯形波的。无刷直流电机的控制需要位置信息反馈,必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术,构成自控式的调速系统。控制时各相电流也尽量控制成方波, 

逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM的方法进行控制即可。   

本质上,无刷直流电动机也是一种永磁同步电动机,调速实际也属于变压变频调速范畴。        

通常说的永磁同步电动机具有定子三相分布绕组和永磁转子,在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦,外加的定子电压和电流也应为正弦波,一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统常采用自控式,也需要位置反馈信息,可以采用矢量控制(磁场定向控制)或直接转矩控制的先进控制 策略。   

两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。  

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