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1、,控制基板,变频器 系统 功率模块,控制技术,控制装置,软件技术（程序编制）,功率装置技术,応用技術,模块技术,回路技术,加入软件的MCU,电机技术,応用技術,技术应用,（注）软件（技术利用）电机控制技术（不是MCU软件）,扭矩发生原理（）弗来明定律（）转子位置和扭矩的关系什么是永磁式同步电机?（）构造（）表面磁铁和埋入磁铁（）关于电感（）两种电感改变电机速度的方法（）负载的种类（）重要运动方程式（）4种控制系永磁式同步电机的基本特性（）2种扭矩（）2种通电方式120度通电方式（）6种通电模式（）重叠期间（）电压控制方法,180度通电方式（）通电模式（）电压控制方法电机电压模式（）电压,电流位
2、相关系（）回转座标系的矢量表现（）回转座标系模式Image矢量控制（）目标（）一般方法（）什么最难？干涉项180度通电位置无感应方法(）利用什么?(）中高速日立方式.电机电流检测方法（）3种方式（）one shunt电流检测方法,目 录,永磁磁铁同步电机驱动的基础知识,扭矩磁束电流sin(电流与磁束之间的角度）磁束（电流与磁束之间的直交成分）,图1弗来明左手定律,図磁束与电流之间的关系,磁阻扭矩,扭矩发生原理（）弗来明定律,永磁式同步电机发生扭矩,（励磁電流Id）,图2-16 磁阻扭矩与磁铁扭矩,永磁磁束,线圈磁束,扭矩发生原理（）转子位置与扭矩关系,（图2-16的横轴角度方向）,【重点】合理
3、利用两种扭矩(控制电流位相)，使电流最小。,0度,什么是永磁式同步电机？（）构造,(a)分布卷定子和埋入式非突极转子（铁素体磁铁）,（）集中卷定子和埋入式突极转子（钕磁铁）,付表构造分类,图片马达构造,表2-2表面磁铁与埋入磁铁的形状比较,什么是永磁式同步电机？（）表面磁铁和埋入磁铁,图2-8埋入磁铁的各种埋入方式,什么是永磁式同步电机？（）关于电感,什么是电感？,表示磁束容易通过的量,i,磁束,电流i,什么是3相线圈同步电感？,计算公式如下：,磁气饱和现象：在大电流情况下，L变小。,什么是永磁同步马达（）两种电感,同步电感,电气角度,180,360,Lq,Ld,难控制点：电流不同,L会变化,
4、Id，I,Ld,Lq,参考图 突极性电感的变化例图,(a)根据位置而变化,(b)根据电流而变化,S,N,磁束量 多(大),90,S,N,磁束量少(小),【重点】控制L的同时，也会受到其它控制。（特是在无位置传感器的情况下）,同步电感,饱和现象,改变电机速度的方法（）负荷的种类,图种负荷,【重点】知道了负载特性，才可以进行最好的控制开发。,J：慣性【kg-m2】（一定or可变），：角速度【rad/s】（可检测or不可检测）m：电机扭矩【Nm】（从电流处可以计算）L：负荷扭矩【Nm】,重要的运动方程式,如果想改变和扭矩成比例的电流改变电压,回转数一定马达扭矩和负荷扭矩相等,左边,右边,式（1-1）
5、,式（1-2）,改变电机速度的方法（）重要的运动方程式,图从电压控制到位置控制系的4种控制形态。,改变电机速度的方法（）4种控制系,高応答用途,无位置检测运转的扭矩特性,有位置检测动转的扭矩,速度一定根据其负荷，电流位相会发生变化（其位相根据印加电压而变化）,同直流电机相同特性负荷增加（减少）速度低（高）诱起电压下降（增加）和电源的电压差增加（减少）扭矩电流增加（减少）扭矩增加（减少）,图3-2无位置检测驱动的扭矩特性图,图3-3有位置检测驱动的扭矩特性图,sin(磁束和电流位相差d）；固定,sin(磁束和电流的位相差d）；变化,永磁同步马达的基本特性（）两种扭矩特性,图3-4INV和永磁同步
6、电机,图3-5改1120度通电驱动时的电流波形,图3-8180度通电正弦波驱动的电流波形,120度通电方式：方形波驱动简单的方法，Torque Ripple大180度通电方式：正弦波驱动最近的动向，效率噪音低减,永磁同步电机的基本特性（2）两种通电方式,诱起电压为台形波状,诱起电压为正弦波状,图3-6改 6种通电Pattern,结合回转位置及变化的诱起电压，诱起电压选择最大相的卷线和最小相的卷线进行通电。,120度通电方式（）6种通电Pattern,图3-改120度通电Pattern,图2-4两种通电MODE,120度通电方式（）重叠期间,図3-改120度通電,【重点】Torque Rippl
7、e 1Cylce发生6次 还流电流如果chopper off，Ripple会增大最适当的转流位相：重叠期间位相线间电压0位相,图3-9度通电等价回路,直流电源和电机卷线间有两个开关,直流电压可变；控制任何一个开关chopper动作；控制,120度通电方式（）电压控制法,180度通电方式（）通电Pattern,参考图例如任意位置的通电pattern,结合回转位置、变化诱起电压（锁交磁束进行90度），同位相（非突 极机）的正弦波电流流出。,参考图诱起电压和电机电流的关系（非突极机的情况下）,决定电机电流的波形、大小、位相的3要素。【电压的3要素】波形：Pulse Width Modulation
8、正弦波。大小：调整H（=正弦波波高值三角波波高值）位相：调整（例如向量控制）,图3-10PWM信号的基本作成方法（相变调）,图3-11 和基本波电压比率,180度通电方式（）电压控制法,【重点】电机电流为正弦波电机诱起电压为正弦波INV输出电压为正弦波,図3-12hip形状线间变调信号波,图3-132相线间变调信号波,180度通电方式（）电压控制法,(3/2),191V,図,3,-,1,1,図,3,-,12,13,非同步,Carrier频率,16kHz,Carrier频率一定。,信号波和carrier,频率的关系,同步,pulse数,21,15,9,高速用途。周波数比例関係,図,3,-,10,
9、图3-18 电机等价回路（非突极机）,図3-19瞬时电压，电流波形,图3-20瞬时波形的向量表现,轴的电压位相角度：轴的电流位相角度：,相卷线轴的d轴角度：d相卷线轴的电压位相角度：v,电机电压模式（）电压电流位相关系（）回转座标系的向量表现,电机电压模式（）回转座标系模式,回转系（直流量）,电机印加电压电机电流诱起电压（回转中交流）电阻电压下降电感电压下降,固定座标系的实际世界,永磁磁束,回转座标系,回转系（直流量）,电机印加电压电机电流诱起电压电阻电压下降电感电压下降,线圈锁交,电机印加电压电机电流永磁磁束电阻电压下降电感电压下降,全部为线圈锁交,固定系（回转中的交流量）,固定系（交流量）
10、,定义单独控制磁束和电流。：电机扭矩磁束扭矩电流sin(磁束和电流的位相差)目的可以处理和扭矩成比例的电流量，实现线形控制。调整电流位相，可以容易实现扭矩/电流比的最大控制。方法电机电流、永磁扭矩的扭矩电流Iq成分（和磁束度的位相差）及改变磁束大小的励磁電流Id成分（同磁束同位相）分离开进行处理。,【历史】过去：可变速电机（卷线界磁的）直流电机界磁卷线和电机子卷线 有2种。独立控制扭矩中发生的磁束和电流。诱导电机：简单构造、低惯性 但是，电机电流励磁电流和扭矩电流的混合电流不能够单独进行控制。向量控制（Id0）永磁同步电机：利用永磁磁束+卷线磁束的两个磁束（Id0）,励磁电流Id是依磁束（诱起
11、电压）为基准，调整电流位相。,向量控制（）目标,AC伺服等的高应答需要快速采样处理,参考図全部向量控制构成例,向量控制（）一般方法,向量控制（）难点是什么？干涉项,【重点】高速运转时Vd Iq 变化Vq Id 变化电机模导入控制（但参数会有误差）,【在模拟控制或高速采样控制的时候】控制侧：为了使Id一定，要调整Vd电机侧：由于Vd变化，Iq也会变化控制侧:由于Iq已变化，需要调整Vq电机侧：由于Vq变化，Id也会变化,（课题）在低速采样时会怎样？,()180度位置无传感：位置变化利用什么？,()180度位置无传感器：利用突极性的位置推定,同步电感,电气角度,180,360,Lq,Ld,问题点:
12、通过电流，突极化（Lq/Ld）变化,180度通电位置无传感器法(）利用什么？,Id，I,Ld,Lq,图3-29实际回转位置和假设回转位置,【特征】电机内部的磁极轴(d-q轴)和控制轴(dc-qc轴)的误差角是通过电压指令、电流、电机系数得来的。调整频率使其达到和（PLL手法）,()180度位置无感应器：位置推定法的考虑方法（日立方式）,180度通电位置无感应法(）中高速日立方式,Vdc-rIdc+1LqIqc,tan-1,Vqc-rIqc-1LqIdc,中高速扩大诱起电压方式,原理：突极磁束含在永磁磁束中，(扩大)计算诱起电压，作为非突极型来。,计算式,VDC,PM,Sup,Sun,Svp,S
13、vn,Swp,Swn,电源,INV主回路,Iw,Iu,IDC,PM,Sup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swn,Iw,Iv,Iu,(b)三分流方式,电源,RDC,PM,Sup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swn,IDC,(c)单分流方式,电源,利用保护INV用的分流电阻,.电机电流检测方法（）3种方式,INV,N,S,S,N,同步电机,检测直流电流,电阻,MCU再现电机电流,电机电流的检测概念,高价！,不可在低速状态下检测,(a)CT方式（hall CT，ACCT）,不可在高电压状态下检测,.电机电流检测法（）单分流电流检测法,电压最大相和最小相的电机电流作为直流电流流动。和PWM信号同步，连续2次的AD转换起动后进行检测。,
