交流永磁同步电机驱动技术国内外研究现状

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交流永磁同步电机市场分析

交流永磁同步电机在问世初期，由于制作成本高以及科学技术不够发达等缘故，并没有得到广泛的运用和采纳，市场占有率并不乐观。而随着时代的发展，内燃机的高污染以及对于化石燃料的过度依赖，显然已经不能适应如今可持续发展的战略思想，人们在寻求新能源的同时也开始寻求低污染低功耗的工业生产方式以及生活方式，这种现象在发达国家尤为明显。因为电机相对于内燃机低污染低损耗的特性，所以以德国、日本为首的国家在很早就开始了对交流永磁同步电机的研究和开发，所谓一分耕耘一分收获，他们的研究和开发也为他们带来了回报。66785

我国由于产业化滞后，因此对于交流永磁同步电机的研究和开发起步晚，产品的应用急需进口。2003年7家国外伺服供应商瓜分了我国83%的市场份额，以西门子、三菱、松下、安川等公司为主要供应来源。国内虽然市场份额较低，起步晚，但是以华中数控、兰州电机、和时利电机、广州数控、南京苏强电机、深圳雷赛电机等生产厂商为主导，也出现了许多自主开发的交流永磁同步电机。不过限于国内产业化水平并不是很高，因此导致还无法占据市场主导。所以，加强交流永磁同步电机的开发和产业化发展，是未来我国的市场需要以及战略部署，也是扭转这一局面的关键[3]。

2 交流永磁同步电机现状分析

直流电是常见的主要动力来源，直流驱动因为低成本的缘故，在很早以前就得到了使用。作为最常见的电机类型，直流电机能够直观提供系统所需的低速大转矩，实现相对简便的速度控制，并且在较宽范围内可以实现无极调速，具有很好的机械性能[4] 。但是直流电机也有它不可忽视的弊端：它结构较复杂，需要换向器和碳刷，电流需流过碳刷输送，碳刷的结构尺寸和磨损状况会严重地影响电机性能，因此电机的维护和保养也是一个麻烦的问题；而且直流电机的尺寸普遍大于交流电机；直流电机的转速相对于同等的交流电机较小，所产生的力矩也小；另外，当蓄电池产生如下现象，如电量因其他原因导致不充足或者电机电流因一些原因发生增长时，换向器会变得更热，电刷也会因为这些原因产生磨损消耗，甚至会损坏换向器，使换向器无法正常工作。以上问题限制了直流电机的广泛适用性，因此使用交流电机，也成为了当今一个重要的趋势，而永磁同步电机(PMSM)由于以下优势，而被广泛应用。论文网

(1)电磁转矩变化小、运行平稳、过载能力较强、动态响应速度快。永磁同步电机负载转矩的变化，只会牵扯到功角，使其发生转变，而且电机可在负载转矩大的情况下平稳的运行，转速则会一直保持在同步状态下，并且电机转矩虽然会产生快速响应，但是不会受到转动惯量的影响；

(2) 功率因素高，效率高。电机的转子由于是采用永磁体的缘故，因此励磁电流是没有必要使用的，效率也会因此得到提高；

(3) 体积小，重量轻。随着高性能永磁材料的不断发展和应用，永磁同步电机的功率密度在一定程度上都有所提高，与同容量的异步电机相比，PMSM在体积和质量上都会有所减小，并且转子结构的多样化使得它的应用更加多样和广泛；

(4) 可靠性高。同直流电机相比，交流永磁同步电机没有电刷，结构简单，系统的可靠性很高。

话虽如此，我国目前仍是主要以直流电机为主，与发达国家和地区存在着一些差距。

3 交流永磁同步电机驱动技术分析

直流驱动控制器领域，高频开关的作用尤为明显，它的开和关，决定着速度的快慢；开和关的时间比，决定着它的速度和加速度。常见的控制器分为两种：一个是SCR控制器，又称作可控硅整流器；另一个是PWM控制器，又称作晶体管脉冲宽度调制控制器。这两种直流控制器都是运用固定频率的“开”、“关”特性，根据“开”的时间，调节电机的电流，从而改变电机运转的速度和产生的电磁力矩。但是由于直流电机本身存在一些不足，近年来，人们开始重视交流驱动系统并加以广泛应用，从而提高了控制性能。