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    永磁無刷直流電機與永磁同步電機比較和分析
    2017/5/24

    永磁無刷直流電機與永磁同步電機兩者用的材料大體都一樣,主要是設計上的不同.一般無刷直流電機設計的時候,氣隙磁場是方波的(梯形波)而且平頂的部分越平越好,因此在極對數選擇上一般選取整數槽集中繞組例如4極12槽,并且磁鋼一般是同心的扇形環,徑向沖磁. 并且一般裝Hall傳感器來檢測位置和速度,驅動方式一般是六步方波驅動,用于位置要求不是很高的場合;而永磁同步是正弦波氣隙, 越正弦越好,因此極對數上選擇分數槽繞組,如4極15槽,10極12槽等,磁鋼一般是面包形,平行充磁, 傳感器一般配置增量型編碼器,旋轉變壓器,絕對編碼器等.驅動i方式一般采用正弦波驅動,如FOC算法等.用于伺服場合.

    你可以從內部結構, 傳感器, 驅動器,以及應用場合判別.這種電機也可以互換使用,不過會使性能下降.對于大多數氣隙波形介于兩者之間永磁電機,主要看驅動方式.

    無刷直流電機通常情況下轉子磁極采用瓦型磁鋼,經過磁路設計,可以獲得梯形波的氣隙磁密,定子繞組多采用集中整距繞組,因此感應反電動勢也是梯形波的。無刷直流電機的控制需要位置信息反饋,必須有位置傳感器或是采用無位置傳感器估計技術,構成自控式的調速系統?刂茣r各相電流也盡量控制成方波,逆變器輸出電壓按照有刷直流電機PWM的方法進行控制即可。本質上,無刷直流電動機也是一種永磁同步電動機,調速實際也屬于變壓變頻調速范疇。

    通常說的永磁同步電動機具有定子三相分布繞組和永磁轉子,在磁路結構和繞組分布上保證感應電動勢波形為正弦,外加的定子電壓和電流也應為正弦波,一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機控制系統常采用自控式,也需要位置反饋信息,可以采用矢量控制(磁場定向控制)或直接轉矩控制的先進控制策略。

    兩者區別可以認為是方波和正弦波控制導致的設計理念不同。

    最后糾正一個概念,“直流變頻”實際上是交流變頻,只不過控制對象通常稱之為“無刷直流電機”

    我的理解中,應該說BLDC和PMSM的差別真的難說,有時候取決于應用了。傳統的說法是他們的反電動勢不同,BLDC接近于方波,PMSM接近于正弦波?刂粕蟻碚fBLDC一般使用6節拍的方波驅動,控制方波的相位和倒通時間,PMSM采用FOC。性能上來說BLDC的輸出功率密度會大點,因為BLDC的轉矩充分利用了諧波,也因此BLDC的諧波會嚴重點

    1、無刷直流電機的電機本體:

    定子繞組為集中繞組,永磁轉子形成方波磁場;永磁同步電機的電機本體:定子繞組為分布繞組,永磁轉子形成正玄磁場;

    2、無刷直流電機的位置傳感器:

    低分辨率,60度分辨率,霍爾元件,電磁式、光電式;永磁同步電機的位置傳感器:高分辨率,1/256,1/1024,旋轉變壓器,光碼盤;

    3、控制不同:

    無刷直流電機:120度方波電流,采用PWM控制;

    永磁同步電機:正玄波電流,采用SPWM  SVPWM控制。

     

    無刷直流電機:磁鋼為方波充磁,控制電壓PWM也為方波,電流也為方波。一個 電周期有6個空間矢量?刂坪唵,成本低,一般的MCU就可實現。

    永磁同步電機:磁鋼為正弦波充磁,反電動勢也為正弦波,電流也為正弦波。一 般采用矢量控制技術,一個電周期一般最少會有18個矢量(當然越多越好),需要高性能的MCU或DSP才能實現。

    直流伺服:這個范圍就很廣了啊。直流伺服,指直流電機再控制系統的控制下,根據控制指令(轉速、位置、角度等)來進行動作,一般用于執行機構。

     

    一、傳感器的不同:

    直流無刷電機(BLDC):位置傳感器,如霍爾等;

    永磁同步電機(PMSM):速度和位置傳感器,如旋轉變壓器、光電編碼器等;

    二、反電勢波形不同:

    BLDC :近似梯形波(理想狀態);

    PMSM :正弦波(理想狀態

    三、三相電流波形不同:

    BLDC :近似方波或梯形波(理想狀態);

    PMSM :正弦波(理想狀態

    四、控制系統的區別:

    BLDC:通常包括位置控制器、速度控制器和電流(轉矩)控制器;

    PMSM:不同控制策略的會有不同的控制系統;

    五、設計的原理與方法上的區別:

    BLDC:盡量拓寬反電勢波形的寬度(使之近似為梯行波);

    PMSM:使反電勢接近與正弦波;

    體現在設計上主要是定子繞組、轉子結構(如極弧系數)上的區別。


     
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