■■A■■A永磁同步電機(jī)工作原理一、PMSM的基本的構(gòu)造PMSM（permanentmagnetsynchronousmotor）實(shí)際工作是一種交流電機(jī)，其定子運(yùn)行是三項(xiàng)的相差 的交流電，而轉(zhuǎn)子則是永磁體。但是這種電機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)就是交流電能量由直流提供，這樣就可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行精確的控制，而且解決了電刷帶來(lái)的壽命問(wèn)題。入下面對(duì)其工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，如圖1,定子的工作電流都為正弦波，而且其三項(xiàng)在任何時(shí)候相加都為零，所以PMSM中三項(xiàng)繞組實(shí)際上沒(méi)有中線的，其在電機(jī)中示例繞線方法如圖2,所以實(shí)際上在PMSM中XYZ是連接在一個(gè)點(diǎn)的?！觥鯝2主磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度〔旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)門(mén)。在--對(duì)極時(shí)）入圖1PMSM轉(zhuǎn)子電流■■A入圖2PMSM基本的繞線方法■■AA從繞線的圖2中不難看出，實(shí)際的電流方向產(chǎn)生的磁場(chǎng)是和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在同一個(gè)平面，這也就是PMSM控制的基本需要和基本方法。從圖中也不難看出，實(shí)際在A相產(chǎn)生的磁場(chǎng)在開(kāi)始是需要與轉(zhuǎn)子磁極的 D軸方向相反（可以相差一個(gè)確定的角度，軟件實(shí)現(xiàn)），確切的說(shuō)應(yīng)該是必須知道轉(zhuǎn)子的D軸的位置。這個(gè)問(wèn)題實(shí)際在控制中是開(kāi)始的定向問(wèn)題，在這里簡(jiǎn)單的介紹一下方法：如果位置傳感器是絕對(duì)碼盤(pán)或者旋變，則可根據(jù)絕對(duì)位置處理，如果是增量碼盤(pán)，則需要開(kāi)始的一個(gè) UVW的大概位置估算。A除此之外，這里還需要明白幾個(gè)原理性的問(wèn)題，這里啰嗦一下：很多人從事這一塊的研發(fā)在知道怎么處理整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程而實(shí)際上是對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)原理模糊的，這也就是很多國(guó)人做研發(fā)的通病，只知道怎么做，從來(lái)不知道為什么這么做以致永遠(yuǎn)只是模仿而不可能創(chuàng)新或者改進(jìn)。言歸正傳，首先我們知道在控制過(guò)程中需要檢測(cè)電流，然后進(jìn)行clarke和park變換，從而出現(xiàn)了電流方向問(wèn)題，人家這么說(shuō)是為了方便，而實(shí)際上上這里的電流方向不是電流方向，而是電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)方向（這是因?yàn)殡姶艌?chǎng)的大小與產(chǎn)生它的電流方向成正比的）。然后研究一下電壓的概念，繞組電壓是比電流相位超前的，而很多我們需要的結(jié)果是與電壓成一定簡(jiǎn)單關(guān)系的，這是因?yàn)殡妷菏菆?chǎng)量，而電流不是。根本上沒(méi)有電壓這個(gè)東西，它只是間接反應(yīng)電流的一種我們定義出來(lái)的表達(dá)方式，所以它的變化影響電流，而電流的變化會(huì)在場(chǎng)的方面反應(yīng)在電壓上。比如前面討論的問(wèn)題，在電機(jī)初始的時(shí)候， A相電流是零，這是因?yàn)樵诶@組上電流不能突變，而這個(gè)時(shí)候電壓是最大，反應(yīng)了實(shí)際我們是需要加在繞組上最大的我們需要的一個(gè)量（電流）。這里描述的有些晦澀，但是物理這個(gè)自然界基本規(guī)律實(shí)際就是這么反應(yīng)的，希望讀我文章的讀者能自己仔細(xì)揣摩，反應(yīng)一個(gè)自然界的問(wèn)題（都上升到哲學(xué)問(wèn)題了）。入二、PMSM的基本工作原理如果你明白了我前面討論的PMSM的基本問(wèn)題，這里的東西實(shí)際相對(duì)就很簡(jiǎn)單，它的工作原理實(shí)際就是用直流電機(jī)的方法進(jìn)行控制交流電機(jī)。入1）首先我們看看這里涉及的第一個(gè)問(wèn)題，定向問(wèn)題。永磁同步電機(jī)的是通過(guò)轉(zhuǎn)子定向工作的，也就是說(shuō)我們控制的所有參考點(diǎn)是以轉(zhuǎn)子為參考的。入所以我們開(kāi)始控制之前就必須先知道我們參考點(diǎn)的位置，實(shí)際中大多工程是通過(guò)位置傳感器來(lái)獲得轉(zhuǎn)子位置的，前面也已經(jīng)提到除了旋變一般采用碼盤(pán)作為位置傳感器，而碼盤(pán)又有絕對(duì)碼盤(pán)和增量碼盤(pán)（價(jià)格決定），而這兩種的初始位置處理方法也不盡相同，但是都很簡(jiǎn)單。A2）第二個(gè)問(wèn)題就是它通過(guò)IGBT將直流電源轉(zhuǎn)換為電機(jī)需要的三項(xiàng)交流電的，所以IGBT也就是這里決定電機(jī)控制好壞的一個(gè)關(guān)鍵器件，但是 IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)間實(shí)際是不一樣的，所以會(huì)產(chǎn)生上下管子導(dǎo)通而短路的問(wèn)題，實(shí)際工程中通過(guò)加死區(qū)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的，但是死區(qū)卻給三項(xiàng)交流電的形成帶來(lái)了不光滑的問(wèn)題，這也是PMSM一個(gè)一直未得到很好解決的問(wèn)題。入我以前做過(guò)一個(gè)十二矢量的控制方法，從理論上可以完全消除死區(qū)問(wèn)題，而且會(huì)提高正弦波的精度。但是因?yàn)镮GBT的反向二極管保護(hù)問(wèn)題產(chǎn)生畸變，努力以后能改變IGBT的工作原理而實(shí)現(xiàn)這個(gè)突破性的問(wèn)題，也是在工控行業(yè)的一個(gè)期待。A3）下面討論一下具體PMSM的控制方法，它是通過(guò)六矢量的空間矢量控制實(shí)現(xiàn)的（SVPWM兒先看其控制方程如下：■■A■■A入所以可以計(jì)算得功率得大小為:珥=1.空觀+諭+1.旳護(hù)％+訂％）+1.如網(wǎng)-喺）■■A入由于變換不是等功率變換，所以以上也只是系統(tǒng)一個(gè)有功功率的體現(xiàn)，并且只有第三相與轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)且直接參與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁功率。故電磁功率表示為：■■A心=1.號(hào)血（％備切嚴(yán)故4A忌=警=i習(xí)妬n?魁）■■A入由于我們的伺服系統(tǒng)大多采用最大力矩控制方法，所以令■■A入所以可以通過(guò)控制對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，如下面框圖Hl捽制眾洸壯肉■■A■■A入后面我會(huì)對(duì)具體這個(gè)框圖的實(shí)現(xiàn)寫(xiě)相關(guān)的文章，并且會(huì)針對(duì)伺服系統(tǒng)中存在的很多問(wèn)