永磁同步电机伺服调速系统的现状与未来方向

永磁同步电机伺服调速系统的现状与未来方向

2020-05-09 11:22:03 562

2018年11月30日,由山东省淄博市经济和信息化委员会、淄博市博山区人民政府主办,博山区企业家协会、高工产研机器人研究所(GGII)、高工机器人承办的“2018(中国博山)高端装备与智能制造峰会”在博山区原山艰苦创业教育基地隆重举办。

在主题演讲环节,来自清华大学的李永东教授就“永磁同步电机控制系统研究与进展”展开演讲。李永东是中国电力电子学会副理事长、IEEE IAS Beijing Chapter Chairman、清华大学电机系教授博士生导师。其主要研究方向为大容量电力电子变换器、交流电机、新能源发电等。

针对国内外永磁同步电机伺服调速系统的现状,李永东教授着重介绍了高性能永磁同步电机矢量控制系统及其无速度传感器运行。相比于其他电机,永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高;和直流电机相比,它没有直流电机的换向器和电刷;

和异步电动机相比,它不需要无功励磁电流,因而效率高,功率因数高,力矩惯量比大,定子电流和定子电阻损耗减小,且转子参数可测、控制性能好。其广泛应用在数控机床,机器人,电动汽车、缝纫机等行业。

对于永磁电机而言重要的是永磁材料,永磁材料的发展是从天然磁铁矿石→铝镍钴永磁→铁氧体永磁→钴基稀土永磁→钕铁硼稀土,永磁材料由于大量采用稀土元素,所以其成本一直居高不下。而中国的稀土材料储量产能都是世界,所以其价格会稍有降低。

磁电机依据产生的反电动势波形可分为两种:方波永磁同步电动机(无刷直流电机 BLDCM )与正弦波永磁同步电动机(永磁同步电机 PMSM );依据永磁体在转子上的位置不同又可分为:表面式永磁同步电动机与内埋式永磁同步电动机。

而所有的永磁电机都离不开交流伺服系统,而交流伺服系统目前的发展现状又分为三种,分别是交流伺服系统正逐渐取代传统的直流伺服系统;在中小功率伺服领域主要应用永磁同步伺服电动机;交流伺服系统正向着高性能、智能化、柔性化、数字化方向发展。

在未来,永磁电机产业链的发展方向为:永磁同步电动机的发展为新型永磁材料减小体积,提高性价比;改进电机设计,减小齿槽力矩和电磁转矩波动,使其接近线性模型;

交流伺服驱动器的发展为多学科技术交叉的结晶,包含电力电子技术、微计算机技术、微电子技术、通信及网络技术、自动控制技术;位置检测单元的发展为光电编码器结构简单、数据处理复杂、高速串行通信、独立单元。