（已结束）变频擂台第80期——关于永磁同步电机开环控制性能的探讨 点击：2878 | 回复：10
开环驱动永磁同步电机时，可能有很多注意事项，如何提高变频器使用寿命、电机的输出性能也是比较重要的方面。试探讨以下问题：
1、如何提高永磁同步电机的开环控制性能？可以用具体型号的变频器和电机（列出电机参数）举例说明，可以列举工况条件如塔式抽油机（频繁调速、换向）等。
2、如何提高永磁同步电机在低速（或低频率）下的开环控制性能？可以用具体型号的变频器和电机（列出电机参数）举例说明，可以列举工况条件如塔式抽油机（频繁调速、换向）等。
希望大家畅所欲言。非常支持原创，评奖倾向于原创者。可以包括工作原理、技术介绍、产品结构，包括一些很具体的数据，包括一些技术细节/优缺点，还可以列举具体案例等，包括其它。。。。。。希望大家热烈的探讨！！！！！！
变频擂台每周一期，本期擂台的最晚结贴时间为：2012年5月20日。
奖项设置：一等奖1名：20MP，二等奖3名：10MP，三等奖10名：30积分。
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变频器开环控制时一般有VVCplus控制、无转速反馈磁通矢量控制和V/F控制（标量控制）等几种控制模式，其中VVCplus控制和无转速反馈磁通矢量控制都是针对异步电机的控制模式，不能用在同步电机控制上，因此只能使用V/F控制。
开环驱动永磁同步电机时，提高输出性能的办法：
1. 由于凸极永磁同步电机的攻角特性比隐极永磁同步电机的要差，所以对于性能要求较高的应用推荐使用隐极永磁同步电机。
2. 对于隐极永磁同步电机，根据公式［4］，TM ∝ U·sinθ，可知隐极永磁同步电机的负载能力与输入电压成正比，因此提高变频器的开环输出电压，能够提高永磁同步电机的负载能力，防止失步。不过变频器的开环输出电压如果提得太高，会使输出电流功率因数降低，甚至导致励磁电流过流，这就要求根据现场实际负载情况进行调试。
3. 开环控制时，转矩波动引起的转速波动。
因此可知，U较大时，永磁同步电机的机械特性也较硬，同样的转矩波动引起的角度（转速）波动就比较小。
4. V/F特性曲线的调整办法。
低频时，提高起动电压，主要考虑对定子和导线的电阻和漏感的电压补偿；
中低频时，还有考虑人为增持以提高同步电机的开环运行性能；
高频时，由于负责惯性的平抑作用，调整就比较简单了，只要设置50Hz对应380V就可以了。
当然，变频器必须能软起动，输出频率能由低到高逐步上升到以解决同步电动机的起动问题。
所谓自同步的永磁同步电动机，其定子绕组产生的旋转磁场位置由永磁转子的位置所决定，能自动地维持与转子磁场有900的空间夹角，以产生最大的电机转矩。旋转磁场的转速则严格地由永磁转子的转速所决定。用此种方式运行的永磁同步电动机除仍需逆变器开关电路外，还需要一个能检测转子位置的传感器，逆变器的开关工作，即永磁同步电动机定子绕组得到的多相电流，完全由转子位置检测装置给出的信号来控制。这种定子旋转磁场由定子位置来决定的运行方式即自同步的永磁同步电动机运行方式，这是从60年代后期发展起来的新方式。自同步的永磁同步电动机运行方式从原理上分析可知，它具有直流电动机的特性，有稳定的起动转矩，可以自行起动，并可类似于直流电动机对电机进行闭环控制。自同步的永磁同步电动机已成为当今永磁同步电动机应用的主要方式。
自同步永磁同步电动机按电机定子绕组中加入的电流形式可分为方波电动机和正弦波电动机二类。方波电动机绕组中的电流式方波形电流，分析其工作原理可知，它与有刷直流电动机工作原理完全相同。不同处在于它用电子开关电路和转子位置传感器取代了有刷直流电动机的换向器和电刷，从而实现了直流电动机的无刷化，同时保持了直流电动机的良好控制特性，故该类方波电动机人们习惯称为无刷直流电动机。这是当前使用最广泛的，很有前途的一种自同步永磁同步电动机。
近年来，永磁同步电机调速系统已经成为交流调速传动领域的研究热点。与传统的电励磁电机相比，永磁同步电机(PMSM)具有结构简单，运行可靠；体积小，重量轻；损耗小、效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。和直流电机相比，它没有机械换向器和电刷；与异步电机相比，它不需要无功励磁电流，因而功率因数高，定子电流和定子电阻损耗小，在稳态运行时没有转子电阻损耗，效率高，且转子参数可测、定转子气隙大、控制性能好。永磁同步电机的矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的速度和位置控制，在数控机床和机器人等高精度、高动态性能以及体积小的伺服驱动应用场合，PMSM数字控制系统逐渐成为主流。在高性能永磁同步电机控制系统中，一般需要在转子轴上安装机械式传感器，测量电机的速度和位置，以实现高性能的转速和位置闭环控制。传统的检测电机转速和磁极位置的方法多采用光电编码器或者旋转变压器等机械传感器。这些机械传感器在实际应用中存在许多问题：高精度、高响应的速度和位置传感器的成本较高；机械传感器在安装时可能出现同心度问题，与实际转子位置出现偏差；机械传感器的使用增加了系统的控制接口和接线，降低了系统的可靠性；传感器易受环境影响，在恶劣环境中性能不稳定。为了解决这一问题，需要研究永磁同步电机无速度传感器控制方案，国内外学者在这一领域进行了大量的研究，提出了各种解决方案。永磁同步电机无速度传感器控制方法大体可以分为3类：一类是基于电机理想模型的开环计算方法；另一类是基于各种观测器模型的闭环算法；最后是以高频注入法为典型代表的基于电机非理想特性的算法。这些方法各有优缺点，适用于不同的应用场合.
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