丹佛斯變頻器開(kāi)環(huán)驅動(dòng)永磁同步電機

引言
 化纖行業(yè)纖維牽伸和玻璃制造行業(yè)成品傳輸都要求非常高的轉速控制精度，一般采用永磁同步電機驅動(dòng)，并用變頻器作開(kāi)環(huán)調速驅動(dòng)，丹佛斯變頻器由于性能穩定、可靠性高，在這兩個(gè)行業(yè)有很久的應用歷史。為了進(jìn)一步提高設備運行的可靠性和改善永磁同步電機低速時(shí)的輸出性能，我們就永磁同步電機的基本特性進(jìn)行分析，提出了一些有益的辦法。
一、永磁同步電機的結構特點(diǎn)：
　　普通的永磁同步電機機構如圖一，定子為普通的硅鋼片，導磁性能良好；轉子表面覆蓋永磁體，轉子內部依然為導磁性能良好的鐵。轉子與定子之間的氣隙約0.2毫米，與普通異步電機相仿。

　　圖1，永磁同步電機的結構

　　現代主流永磁同步電機多采用稀土永磁材料做永磁體，由于稀土永磁材料具有非常大的內稟矯頑力，其磁化特性曲線(xiàn)接近矩形，在矯頑點(diǎn)以下，磁化率幾乎與空氣相同。因此在進(jìn)行磁路分析時(shí)，稀土永磁體可以被視作氣隙處理。所以永磁同步電機的內部等效氣隙要比異步電機大得多。
　　從d軸電感Xd和q軸電感Xq的電參數的差異來(lái)分類(lèi)，稀土永磁同步電機可以分為隱極同步電機和凸極同步電機兩種。

　　隱極永磁同步電機的主要特點(diǎn)為永磁體貼于均勻轉子上，通過(guò)修正永磁體的表面形狀，確保氣隙磁勢為正弦波。磁路上d軸與q軸氣隙是相同的，因此：Xd = Xq
　　凸極永磁同步電機的主要特點(diǎn)為電機實(shí)際氣隙是均勻的，但d軸磁路氣隙等于電機氣隙加永磁體的厚度，而q軸磁路氣隙等于電機氣隙，因此通常有：Xd 《 Xq
二、 變頻器開(kāi)環(huán)驅動(dòng)永磁同步電機的注意事項：
　　1. 電機紋波電流的影響
　　由于永磁同步電機的內部等效氣隙要比異步電機大得多，因此永磁同步電機有比異步電機小得多的主電感和電氣時(shí)間常數，這在控制上有電流響應快的好處，但是變頻器通常是被設計為驅動(dòng)大電感量的異步電機的，如被用于驅動(dòng)永磁同步電機，變頻器的輸出電流紋波將比驅動(dòng)異步電機時(shí)的電流紋波大得多。

　　在這種工況下，許多未經(jīng)特別設計的變頻器會(huì )發(fā)生故障或令使用壽命大大縮短。丹佛斯的FC302變頻器是專(zhuān)門(mén)針對驅動(dòng)永磁同步和異步伺服電機而設計的一款驅動(dòng)器，變頻器設計時(shí)已經(jīng)對較高的載波紋波電流對變頻器的硬件和控制軟件的影響有所考慮；同時(shí)還令變頻器輸出PWM方波的電壓突變率受到特殊限制。經(jīng)過(guò)工廠(chǎng)內部的充分測試和大量用戶(hù)現場(chǎng)長(cháng)時(shí)間的實(shí)際應用考驗，證明了FC302驅動(dòng)器驅動(dòng)永磁同步電機的長(cháng)期可靠性。
　　2. 變頻器的電機控制模式
　　變頻器開(kāi)環(huán)控制時(shí)一般有VVCplus控制、無(wú)轉速反饋磁通矢量控制和V/F控制（標量控制）等幾種控制模式，其中VVCplus控制和無(wú)轉速反饋磁通矢量控制都是針對異步電機的控制模式，不能用在同步電機控制上，因此只能使用V/F控制。
　　丹佛斯FC302驅動(dòng)器的V/F控制模式，允許用戶(hù)自定義6點(diǎn)（頻率，電壓）點(diǎn)，應用上有較大靈活性，特別適用于永磁同步電機開(kāi)環(huán)控制。