Page 53 - 机电技术运用及管理探究

第一章 现代电机控制技术研究

IGCT 等）经载波频率和 PWM 调节逆变为频率可调的、波形类似于正余弦的脉
动电压，由于频率可调，所以交流电机的速度就可调了。

转子为永久磁铁，永久磁铁的材料有铁氧体，也有稀土。永久磁铁的优点如
下：具有独特的磁极形状，使转矩波动最小；定子外面没有机壳，定子铁芯直接
在空气中冷却，这种结构使电动机温升能减到最低；具有高的转矩惯量比，能承

受高的加减速；采取了正弦形状的磁力线分布和精确的电流控制，即使在很低速
时，电动机仍能平滑旋转；采用了集中磁力线结构，在保证高输出转矩的情况下，
电动机的体积小而且质量轻；采用了高频脉宽调制控制，电动机只有很低的噪声

和振动。
简单的变频器只能调节交流电机的速度，这时可以开环也可以闭环，要视控
制方式和变频器而定，这就是传统意义上的 V/F 控制方式。现在很多的变频已经

通过数学模型的建立，将交流电机的定子磁场 U、V、W 三相转化为可以控制电
机转速和转矩的两个电流的分量，现在大多数能进行力矩控制的著名品牌的变频
器都是采用这种方式控制力矩，U、V、W 每相的输出都安装摩尔效应的电流检

测装置，采样反馈后构成闭环负反馈的电流环的 PID 调节。这样可以既控制电机
的速度又控制电机的力矩，而且速度的控制精度由 V/F 控制，编码器反馈可加又
不加，加的时候控制精度和响应特性要好很多。同步型和感应型伺服电动机称为

交流伺服电动机，其基本原理是检测 SM 型和 IM 型的气隙磁场的大小和方向，
用电力电子变换器代替整流子和电刷，并通过与气隙磁场方向相同的磁化电流和
与气隙磁场方向垂直的有效电流来控制其主磁通量和转矩。

交流伺服系统的功率变换器件通常采用智能功率模块 IPM。为进一步提高系
统的动态和静态性能，可采用位置和速度闭环控制。三相交流电流的跟随控制能
有效地提高逆变器的电流响应速度，并且能限制暂态电流，从而有利于 IPM 的

安全工作。速度环和位置环可使用单片机控制，以使控制策略获得更高的控制性
能。电流调节器若为比例形式，三个交流电流环都用足够大的比例调节器进行控
制，其比例系数应该在保证系统不产生振荡的前提下尽量选大些，使被控异步电

动机三相交流电流的幅值、相位和频率紧随给定值快速变化，从而实现电压型逆
变器的快速电流控制。电流用比例调节，具有结构简单、电流跟随性能好以及快
速可靠等诸多优点。

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