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BLDC与PMSM对比
文章来源:永阜康科技 更新时间:2018/1/26 12:50:00

一、BLDCM研究现状

永磁无刷直流电动机与传统有刷直流电动机相比, 是用电子换向取代原直流电动机的机械换向, 并将原有刷直流电动机的定转子颠倒(转子采用永磁体)从而省去了机械换向器和电刷,其定子电流为方波, 而且控制较简单, 但在低速运行时性能较差, 主要是受转矩脉动的影响。

引起转矩脉动的因素很多, 主要有以下原因:

1)电枢反应引起的转矩脉动

减弱或克服这种原因造成转矩脉动采用的方法是适当增大气隙, 设计磁路时使电机在空载时达到足够饱和, 以及电机选择瓦形或环形永磁体径向励磁结构等。

2)电流换相引起的转矩脉动

其抑制措施是通过选择适当的电机转速来削弱换相转矩脉动的影响, 或采用重叠换相法来抑制相电流换相引起的转矩脉动。

3)齿槽效应引起的转矩脉动,减弱齿槽效应最普通的方法是合理地选择极槽配合, 要么采用斜槽, 或转子采用斜极, 另外还可适当增大气隙, 采用分数槽也有助于减少齿槽转矩脉动如果制造无槽电机则是一种最有效的方法。

4)电流调节误差引起的转矩脉动

克服这种原因所造成的转矩脉动可通过改进电流控制方法来提高电流控制的精度, 以减小电流脉动, 从而把由电流调节引起的转矩脉动降到最低限度。不过, 要想找到更精确的电流控制方法, 还需在实践中进行更深入的探索和研究。

5)机械加工因素引起的转矩脉动

譬如, 制造电机所用材料的不一致性、转子的偏心、各相绕组的不对称等都易引起转矩的脉动, 可以采用选择高质量材料, 提高工艺加工水平的办法来减弱它的影响。

PMSM的研究现状

虽然BLDCMPMSM具有控制简单,成本低, 检测简单等优点, 但因为BLDCM的转矩脉动比较大, 铁心损耗也较大, 所以在低速直接驱动场合的应用中,PMSM的性能比BLDCM及其它交流伺服电动机优越得多。不过在发展高性能PMSM中也遇到几个瓶颈问题有待于作更深入的研究和探索。存在的主要问题如下:

1PMSM在使用过程中出现退磁现象,而且在低速时也存在齿槽转矩对其转矩波动的影响。

2)检侧误差对控制器调节性能有影响, 发展高精度的速度及位置检侧器件和实现无传感器检测的方法均可克服这种影响。

3)以PMSM作为执行元件构成的永磁交流伺服系统, 由于PMSM本身就是具有一定非线性、强藕合性和时变性的系统” , 同时其伺服对象也存在较强的不确定性和非线性, 加之系统运行时易受到不同程度的干扰, 因此采用先进控制策略, 先进的控制系统实现方式如基于控制, 以从整体上提高系统的智能化、数字化水平, 这应是当前发展高性能PMSM

 

二、自控式永磁同步电动机(PMSM)与无刷直流永磁电动机(BLDCM)的比较

总结:主要是采用的导通型的三相半桥逆变电路的驱动电源的角度不同,PMSM采用的是120°导通型,而BLDCM采用的是180°导通型。

自控式永磁同步电动机(PMSM)与无刷直流永磁电动机(BLDCM),就电动机本体而言,基本上具有一样的结构:三相电枢绕组设置在定子上,永磁体磁极设置在转子上。在一般情况下,我们把采用非桥式逆变电路或120°导通型的三相半桥逆变电路作为驱动电源,给电动机提供矩形波直流驱动电压:一般情况下,电动机运行时,三相电枢绕组中一相一相轮流接通或两相两相轮流接通,在工作气隙内产生跳跃式旋转磁场的永磁电动机称为无刷直流永磁电动机,简称无刷直流电动机。在无刷直流永磁电动机中,希望能够获得近似于梯形波的气隙磁场,以便减小电动机运行时出现的力矩脉动;把采用180°导通型三相半桥逆变电路作为驱动电源,借助正弦调制和空间矢量控制技术,给电动机提供脉宽调制的交流驱动电压,在工作气隙内产生连续式旋转磁场的永磁电动机称为自控式永磁同步电动机。在自控式永磁同步电动机中,希望能够获得近似于正弦波的气隙磁场,以便减小电动机运行时出现的力矩脉动

无刷直流永磁电动机(BLDCM)的特点和应用领域:

1)    电枢绕组利用不充分;

2)    希望转子永磁体磁极能在工作气隙内产生接近矩形波或梯形波的磁场;

3)    通常采用霍尔器件作为电动机的转子位置传感器;

4)    控制电路比较简单;

5)    力矩脉动比较大;

6)    控制精度比较低;

7)    价格比较便宜。

无刷直流永磁电动机(BLDCM)适用于功率等级在300W以下的单一速度和稳定速度运行的场合,例如,计算机软盘驱动器(FDD)、硬盘驱动器(HDD)、视听设备的主轴(SPINDLE)驱动、激光打印机、电动自行车、汽车电机、叉车、升降机构、电动缝纫机、风机、泵等。

自控式永磁同步电动机(PMSM)的特点和应用领域:

1)  电枢绕组利用好;

2)  希望转子永磁体磁极能在工作气隙内产生接近正弦波形的磁场;

3)  通常采用无接触式旋转变压器作为电动机的转子位置传感器;

4)  控制电路比较复杂;

5)  力矩脉动比较小;

6)  控制精度高、动态性能好;

7)  价格比较贵。

自控式永磁同步电动机(PMSM)适用于功率等级在500W以上的精密伺服控制系统,例如,数控机床、纺织机械、造纸机械、精密定位系统、机器人等。

 
 
 
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