高效永磁電動(dòng)機(jī)與變頻器配置

永磁交流電動(dòng)機(jī)在變速、高占空比運(yùn)動(dòng)控制中的應(yīng)用與日俱增，因?yàn)樗矢撸以诓煌乃俣群娃D(zhuǎn)矩區(qū)間運(yùn)行時(shí)具有更高的節(jié)能潛力。圖1為2.2 kW風(fēng)扇采用不同電動(dòng)機(jī)的效率對(duì)比，相對(duì)于傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)，采用高效永磁交流電動(dòng)機(jī)能夠?qū)⑿侍嵘?%～12%。

圖1 2.2 kW風(fēng)扇采用不同電動(dòng)機(jī)的效率

永磁交流電動(dòng)機(jī)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在變速應(yīng)用中都使用變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)。變頻器的配置及其他一些使用要點(diǎn)能夠優(yōu)化系統(tǒng)性能，同時(shí)也決定著能否達(dá)到電機(jī)應(yīng)用所期望的節(jié)能目標(biāo)。

近幾年來，大多數(shù)變頻器廠商在其低成本驅(qū)動(dòng)中引入了無傳感器永磁交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)。以前，永磁電動(dòng)機(jī)僅用于伺服系統(tǒng)或者采用閉環(huán)反饋控制的特定場(chǎng)合，幾乎不在風(fēng)扇、泵和其他大負(fù)載應(yīng)用中使用，因?yàn)殚]環(huán)控制的系統(tǒng)成本較高且安裝復(fù)雜?，F(xiàn)在，由于無傳感器永磁電機(jī)控制技術(shù)在變頻器中的使用，永磁交流電動(dòng)機(jī)得以在寬范圍變速、高占空比應(yīng)用中發(fā)揮節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

無傳感器永磁交流電機(jī)控制的變頻器配置比用于感應(yīng)電機(jī)的變頻器配置復(fù)雜得多。感應(yīng)電機(jī)控制算法已經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，而永磁交流電機(jī)的無傳感器控制算法研究歷史相對(duì)較短;同時(shí)，來自不同供應(yīng)商的永磁交流電機(jī)產(chǎn)品比感應(yīng)電機(jī)產(chǎn)品具有更多的不同特性參數(shù)。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的變頻器配置已經(jīng)趨于成熟，將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)銘牌上的特性參數(shù)輸入變頻器，運(yùn)行自動(dòng)配置程序，電機(jī)就可以準(zhǔn)備使用了。而永磁交流電動(dòng)機(jī)的變頻器配置需要更多的電機(jī)參數(shù)，包括一些銘牌上沒有的參數(shù)。永磁交流電動(dòng)機(jī)的性能較大程度上也取決于不同的變頻器、不同的無傳感器控制算法和是否對(duì)變頻器參數(shù)進(jìn)行了恰當(dāng)配置。

除了與感應(yīng)電機(jī)類似的銘牌數(shù)據(jù)(額定功率、額定速度、額定頻率、滿載電流和額定電壓)外，永磁交流電機(jī)的繞組電感、繞組電阻和繞組反向電動(dòng)勢(shì)也須在變頻器中仔細(xì)配置。為了實(shí)現(xiàn)變頻器的精確配置，電感參數(shù)對(duì)于獲得IPM電機(jī)和SPM電機(jī)的最優(yōu)扭矩輸出和最佳電機(jī)效率也非常關(guān)鍵。在永磁交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)之前還須先確定磁極位置，兼容永磁交流電機(jī)的變頻器能夠在電機(jī)起動(dòng)算法中對(duì)其進(jìn)行選擇，達(dá)到不同的磁凸極性。永磁交流電機(jī)能夠在更寬的速度和扭矩區(qū)間內(nèi)提供較高的運(yùn)行效率。使用不同的變頻器，高效永磁交流電機(jī)的效率和扭矩關(guān)系也不同。未滿載狀態(tài)下，選擇適當(dāng)?shù)臐M足應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置，可將電機(jī)效率提高5% ～10%。

只有選擇合適的變頻器并恰當(dāng)?shù)嘏渲煤脜?shù)，永磁交流電機(jī)才可能比感應(yīng)電機(jī)更節(jié)能，實(shí)現(xiàn)效率提升并獲得穩(wěn)定的電機(jī)控制。