异步电机和永磁同步电机的区别

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导读：本期主要介绍一下异步电机和永磁同步电机的区别，后面文章也会开始介绍永磁同步电机相关的控制算法。

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一、异步电机介绍



图1异步电机结构图

1、优点

结构简单、牢固、体积小、重量轻、辅助设备少和运行维护方便。

2、工作原理

感应电机是利用定子与转子间气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用产生电磁力，从而在电机轴上驱动电动机旋转。电磁转矩、转子的转向和旋转磁场的转向相同，但转子转速略小于旋转磁场的同步转速即同步转速略高于实际转速。所以感应电机又称为异步电机。（同步电机指的是转子转速等于定子转速）
（1）旋转磁场




（2）电磁转矩T

由转子电流与旋转磁场相互作用产生，其方向与旋转磁场的旋转方向一致，其大小正比于定子相电压的平方且与转差率有关。电磁转矩的方向：与旋转磁场的转向一致，转子的旋转方向与旋转磁场的转向相同。

转子轴上输出的转矩为：T2=T-T0；

转矩平衡：（在稳态时，输出转矩等于负载转矩）

空载转矩：T0；输出转矩T2=T-T0

T；负载转矩：TL。

当T2=TL  稳定运行；

当T2>TL  加速运行；

当T2<tl </tl减速运行。
二、永磁同步电机介绍
永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)拥有着损耗少、电机尺寸灵活多样等显著优势。



图2永磁同步电机结构图

永磁同步电机具体原理：定子的三相绕组中通过三相对称电流，将会产生定子旋转磁场。定子旋转磁场对于转子旋转在笼型绕组内产生电流，产生转子旋转磁场。定子旋转磁场和转子旋转磁场相互作用产生的异步转矩使得转子由静止到转动。启动完成后，转子绕组不在起作用，由永磁体和定子绕组产生的磁场相互作用产生驱动转矩。







图3 永磁同步电机自搭模型

PMSM是一个多变量、强耦合、非线性和变参数的复杂对象，为了获得较好的控制性能，需要对其采用一定的控制算法。
三、永磁同步电机和异步电机之间的区别
1、反电动势：在通电前后，永磁同步电机因为永磁体作用都有反电动势；在通电前，异步电机没有反电动势，通电后有反电动势；

2、磁场的建立：异步电机在通电一段时间之后才建立磁场，励磁电流id不等于零；永磁同步电机因为永磁体的原因，在通电前就建立磁场，励磁电流id等于零；

3、待补充……...
四、仿真
结合袁雷老师编写的《现在永磁同步电机控制原理及MATLAB仿真》这本书，慢慢学习永磁同步电机相关的控制算法。图3是永磁同步电机自搭的数学模型。图4是永磁同步电机park变换。图5是永磁同步电机clark变换。



图4是永磁同步电机park变换



图5是永磁同步电机clark变换





图6是静止坐标系下的永磁同步电机模型





图7是旋转坐标系下的永磁同步电机模型
五、总结
本文主要是对异步电机和永磁同步电机做个对比。谈谈二者的区别，为接下来学习永磁同步电机做个铺垫。