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永磁無刷直流電機與永磁同步電機比較和分析

作者: 來源: 日期:2017-11-28 8:59:37 人氣:3583
    永磁無刷直流電機與永磁同步電機兩者用的材料大體都一樣,主要是設(shè)計上的不同.一般無刷直流電機設(shè)計的時候,氣隙磁場是方波的(梯形波)而且平頂?shù)牟糠衷狡皆胶?因此在極對數(shù)選擇上一般選取整數(shù)槽集中繞組例如4極12槽,并且磁鋼一般是同心的扇形環(huán),徑向沖磁. 并且一般裝Hall傳感器來檢測位置和速度,驅(qū)動方式一般是六步方波驅(qū)動,用于位置要求不是很高的場合;而永磁同步是正弦波氣隙, 越正弦越好,因此極對數(shù)上選擇分數(shù)槽繞組,如4極15槽,10極12槽等,磁鋼一般是面包形,平行充磁, 傳感器一般配置增量型編碼器,旋轉(zhuǎn)變壓器,絕對編碼器等.驅(qū)動i方式一般采用正弦波驅(qū)動,如FOC算法等.用于伺服場合.
    你可以從內(nèi)部結(jié)構(gòu), 傳感器, 驅(qū)動器,以及應用場合判別.這種電機也可以互換使用,不過會使性能下降.對于大多數(shù)氣隙波形介于兩者之間永磁電機,主要看驅(qū)動方式.
    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電動勢波形為正弦,外加的定子電壓和電流也應為正弦波,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”
我的理解中,應該說BLDC和PMSM的差別真的難說,有時候取決于應用了。傳統(tǒng)的說法是他們的反電動勢不同,BLDC接近于方波,PMSM接近于正弦波??刂粕蟻碚fBLDC一般使用6節(jié)拍的方波驅(qū)動,控制方波的相位和倒通時間,PMSM采用FOC。性能上來說BLDC的輸出功率密度會大點,因為BLDC的轉(zhuǎn)矩充分利用了諧波,也因此BLDC的諧波會嚴重點
1、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。
  
   無刷直流電機:磁鋼為方波充磁,控制電壓PWM也為方波,電流也為方波。一個 電周期有6個空間矢量??刂坪唵?,成本低,一般的MCU就可實現(xiàn)。
    永磁同步電機:磁鋼為正弦波充磁,反電動勢也為正弦波,電流也為正弦波。一 般采用矢量控制技術(shù),一個電周期一般最少會有18個矢量(當然越多越好),需要高性能的MCU或DSP才能實現(xiàn)。
    直流伺服:這個范圍就很廣了啊。直流伺服,指直流電機再控制系統(tǒng)的控制下,根據(jù)控制指令(轉(zhuǎn)速、位置、角度等)來進行動作,一般用于執(zhí)行機構(gòu)。


 
一、傳感器的不同:
    直流無刷電機(BLDC):位置傳感器,如霍爾等;
    永磁同步電機(PMSM):速度和位置傳感器,如旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等;
二、反電勢波形不同:
    BLDC :近似梯形波(理想狀態(tài));
    PMSM :正弦波(理想狀態(tài)
三、三相電流波形不同:
    BLDC :近似方波或梯形波(理想狀態(tài));
    PMSM :正弦波(理想狀態(tài)
四、控制系統(tǒng)的區(qū)別:
    BLDC:通常包括位置控制器、速度控制器和電流(轉(zhuǎn)矩)控制器;
     PMSM:不同控制策略的會有不同的控制系統(tǒng);
五、設(shè)計的原理與方法上的區(qū)別:
    BLDC:盡量拓寬反電勢波形的寬度(使之近似為梯行波);
     PMSM:使反電勢接近與正弦波;
     體現(xiàn)在設(shè)計上主要是定子繞組、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(如極弧系數(shù))上的區(qū)別。
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