永磁同步电机控制原理

简要回顾

永磁同步电动机的作用？

电机控制器的作用？

燃料电池汽车动力系统框图

1. 学习标准GB/T18488

GB 14023

国内电动汽车标准（部分）

GB/T 19596-2004 《电动汽车术语》

GB14023-2011 《车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法》 CISPR-12

GB/T 17619 1998 《机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法》95/54/EC

GB18655-2008《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》 CISPR-25

GB/T18387-2008《电动车辆的磁场和电场强度的限值和测量方法》 SAE J551/5

GB/T 24347-2009 《电动汽车DC/DC变换器》

GB/T 18488.1-2006 《电动汽车用电机及其控制器技术条件》

GB/T 18488.2-2006 《电动汽车用电机及其控制器试验条件》

   EMI：GB14023-2006；EMS：GB/T 17619-1998

QCT 893-2011 《电动汽车用驱动电机系统故障分类及判断》

QCT 896-2011 《电动汽车用驱动电机系统接口》

零部件适用的标准

2. 为何现在的电动汽车驱动电机多数采用PMSM

电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件，要使电动汽车有良好的使用性能，驱动电机应具有:

• 调速范围宽

• 转速高

• 起动转矩大

• 体积小、质量小

• 效率高

电机控制器也应体积小，功率密度高，工作温度范围宽，高可靠性，电磁兼容性能好。

3. PMSM的作用与特点

电能与机械能的转换：

双向可控、

高精度、

高效率、

快速转换

4. PMSM结构

定子、转子（旋转变压器）

PMSM结构

定子绕组

永磁体

旋转变压器

定子加工流程

5.PMSM基本工作原理

定子绕组A相电流产生的磁场分布

电机转子的旋转是因为有电磁转矩的原因，这里又可以细分为定子绕组与永磁体以及定子绕组与凸极转子两种电磁转矩。

1定子绕组与永磁转子的作用力

如图2-17所示，当电机转子静止时，永磁体产生的磁场是直流磁场，方向沿d轴（如图中N、S所示），该磁场在空间内是不会旋转的。

当三相定子绕组通入直流电，那么也可以产生直流磁场，并且如果合理的控制各相绕组电流大小，那么定子绕组产生的合成直流磁场的位置（可以近似认为是图中合成电流is的位置）也是不同的。

两个直流磁场就如同两块磁铁，它们之间可以产生相互作用力。

定子绕组由于固定在定子槽中不能运动，所以转子磁铁受到作用力后就会旋转。

当两块磁铁的相对位置发生变化时，它们之间的作用力将会随之变化而不能够保持恒定。如果希望它们之间的作用力保持恒定，那么就需要在转子磁铁旋转时，在定子绕组中通入正弦交流电从而产生一个等效的旋转磁铁。

2定子绕组与凸极转子的作用力

定子绕组d轴电流id与q轴磁路中的磁通Фq产生作用力f1，定子绕组q轴电流iq与d轴磁路中的磁通Фd产生作用力f2，如下式所示：

2定子绕组与凸极转子的作用力

凸极转子的受力与定子绕组的受力相反，在图中，按照转子逆时针方向旋转为正方向，转子受到的电磁转矩可以简单的描述为式2-5。

                    Te=R×(f2-f1）=K×（Ld-Lq）×idiq

6. PMSM数学模型与坐标变换

1） 定子绕组Y形接法，三相绕组对称分布，各绕组轴线在空间互差1200；转子上的永磁体在定转子气隙内产生主磁场（对于PMSM，该磁场沿气隙圆周呈正弦分布；对于BLDCM，该磁场沿气隙圆周呈梯形波分布），转子没有阻尼绕组；

2）忽略定子绕组的齿槽对气隙磁场分布的影响；

3）假设铁芯的磁导率是无穷大，忽略定子铁心与转子铁心的涡流损耗和磁滞损耗；

4）忽略电机参数（绕组电阻与绕组电感等）的变化。

由于PMSM转子永磁体产生的正弦分布磁场，所以当该磁场变换到转子坐标系以后仅与定子绕组中的d绕组匝链（即上式中的      项---一相定子绕组中永磁磁链的幅值），而与q绕组没有匝链（BLDCM则不同）。

式3-58也可以表述为3-59的矩阵形式和3-60的矢量形式。

7. PMSM时间相量图

8. PMSM特性曲线

电流极限圆

电压极限圆（椭圆）

恒转矩曲线

MTPA曲线

9. PMSM的矢量控制技术

PMSM的矢量控制技术

id=0 控制；

最大转矩/电流控制；

控制 cosφ =1；

恒磁链控制；

弱磁控制；

最大输出功率控制

声明：来源于驱动视界