勵磁同步電機和永磁同步電機

永磁同步電機和永磁異步電機

1、兩者之間簡介、特點

無刷電機，它的轉子包括兩個或兩個以上可以產(chǎn)生直流磁場的永久磁鐵(從轉子的有利位置看)。該磁場進入定子鐵芯(鐵芯由很薄，疊壓的鐵心片組成)，并與繞組內流動的電流相互作用，產(chǎn)生在轉子和定子之間相互作用的扭矩。

不像無刷電機的轉子，感應電機的轉子沒有永磁體，只是嵌有導體的疊壓鋼板形成的“短路結構”。由定子繞組中的電流產(chǎn)生旋轉磁場。磁場的頻率等于電源頻率和轉子自身的旋轉頻率之差。因此，感應電壓存在于整個短路結構之中，正比于轉子和電源頻率之間的轉差。響應該電壓，轉子導體中的電流是大致和感應電壓成正比。

當一個3相感應電動機被連接到3相電源時，轉矩就會隨即產(chǎn)生。感應電動機擁有在負載情況下啟動的能力。而且不需要變頻器。感應電機可以與市電直接兼容是感應電機成功的主要原因。與此相反，無刷直流電動機如果直接連接到固定頻率的公用電源上，它不能產(chǎn)生起動轉矩。它需要的逆變器的幫助，使其“相位”保持與轉子的角位置協(xié)調。

增加一個開環(huán)控制器(沒有任何反饋控制)，有可能使感應電機可以用電池或其他直流電源供電;通過調節(jié)變換器頻率也可改變電機轉速。盡管如此，與直流電機相比它的轉矩性能還是很低。如果再增加一些反饋回路，使逆變器能夠產(chǎn)生電動機需要的精確頻率，這樣的話，感應電動機作為汽車用電機就能夠與直流電機和直流無刷電機相PK。

2、兩者之間的異同點

(1)相同點

無刷電機和感應電機兩者都采用相似的定子結構。兩種驅動器都采用3相調制逆變器。唯一的區(qū)別是他們的轉子結構和逆變器控制。而且與數(shù)字控制器相比，控制上唯一的差異是控制代碼的不同。(直流無刷電機驅動器需要的絕對位置傳感器，而感應電機驅動器只需要一個速度傳感器;但這些差異相對來說是小的

(2)優(yōu)缺點

能量轉化效率

一個主要的差別：是直流無刷驅動產(chǎn)生只少得多轉子熱量。轉子的冷卻更容易實現(xiàn)，峰值點效率一般也比感應電機驅動高。此外，直流無刷驅動還可以在單位功率因數(shù)下運行，而用于感應電機驅動的最佳功率因數(shù)為85%左右。這意味著，對于一個直流無刷驅動最高效率通常比為感應電機驅動高幾個百分點。

磁場的強度B

一個理想的無刷電機驅動，永久磁鐵產(chǎn)生的磁場的強度B是可調節(jié)的。當需要最大扭矩，特別是在低速時，磁場強度(B)中應該是最大 。 使逆變器和電機電流被保持在其最最低值。這最大限度地減少了I2R(current2電阻)的損耗，從而提高了電機的效率。同樣地，當扭矩較低時，磁場強度B應該減少，要使渦流和磁滯損耗也減少。理想的情況下，應調整磁場強度B，使得渦流損耗，磁滯損耗和I2R損耗的總和最小。不幸的是，永久磁鐵的磁場強度B不容易改變。

與此相反，感應電機沒有磁鐵也沒有磁場強度B是“可調整”，因為它的B是成比于的V / f(電壓頻率)的。這意味著在電機輕載時，逆變器能減小電壓，使得磁損耗減小和效率最高。因此，使用智能變頻操作的感應機是優(yōu)于DC無刷電機的。 它的磁場和傳導損耗可以轉化，使得電機效率得到了提高。當電機性能要求提高的時候，這個優(yōu)點變得很重要。無刷直流電機呢，隨著電機尺寸的增長，磁損耗也相應增加，部分負載效率也下降。而感應電機，當電機尺寸變大的時候，損耗并不一定增加。因此，感應電機驅動或許是高性能電機想要的最好方式，雖然峰值效率會比用無刷電機低一點，但平均效率實際上可能會更好。

造價成本——永磁體

永磁鐵是昂貴的 —— 每公斤價值50 $。，非常大的作用力開始發(fā)揮作用時，永磁電機(PM)的轉子也很難控制。這意味著，感應電動機將可能保留對永磁電機而言，具有的成本優(yōu)勢。另外，由于感應電機的磁場削弱能力，也使得它的逆變器的等級和成本似乎更低，特別是對于高性能的驅動器來說。由于去磁時，感應電機生產(chǎn)很少或甚至沒有電壓，也就是說它們更容易防護。

控制難度

感應電機是更難控制的，它的控制規(guī)律更加復雜和難以理解。要使電機穩(wěn)定運行在整個轉矩和轉速范圍內以及溫度過高時，要比無刷電機更加困難。這意味著需要增加開發(fā)成本，但可能很少或沒有可重復的費用。

內容轉自：https://www.zhihu.com/search?type=content&q=%E5%A6%82%E4%BD%95%E8%AF%84%E4%BB%B7%E6%97%A0%E5%88%B7%E7%9B%B4%E6%B5%81%E7%94%B5%E6%9C%BA%E6%80%A7%E8%83%BD

BLDC和PMSM電機的區(qū)別

(1)結構

兩者之間的結構都差不多，都是有一個繞組定子和一個永磁體轉子構成的。主要的區(qū)別在于永磁體的充磁方式不一樣：BLDC對位置控制精度要求不高，使用的是PWM方波驅動，接受的電流是直流方波，反電動勢是梯形，轉矩脈動較大，是梯形方形充磁。而PMSM對位置精度要求較高，輸出的電流是正弦波交流電流，采用的是正弦波充磁，逆變電路輸出非常近似圓形的正多邊形磁鏈。轉矩脈動很小，電機運行很平穩(wěn)。

(2)算法、控制

BLDC只需要輸出正弦波就可以了，因此算法難度較小，對控制電路要求也不高，甚至普通的51單片機都可以控制。PMSM電機對控制電路要求較高，算法較復雜，對MCU和電路設計要求較高。

BLDC電機也可以用SVPWM算法來改善性能，其實兩者的差別不大，主要是算法，以及永磁體充磁的部分差別。