永磁同步電機轉(zhuǎn)子的工作原理是什么？

永磁同步電機轉(zhuǎn)子的工作原理是定子通交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子為永磁體，定子磁場帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)子采用永磁體勵磁，無論其材料是鋁鎳鈷、鐵氧體還是釹鐵硼，也不管是內(nèi)埋還是表貼安裝，通過特殊的定子與轉(zhuǎn)子形狀設(shè)計，在氣隙空間中呈現(xiàn)正弦排列的 N-S 磁場，反電勢必須是正弦波。

電機力矩的產(chǎn)生與電樞（定子）電流成正比。定子三相通相序互差 120 度的交流電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場作用下與轉(zhuǎn)子磁場產(chǎn)生力的作用帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

電機開環(huán)運行時，給定定子三相互差 120 度電壓建立旋轉(zhuǎn)磁場，空載時電機飛速轉(zhuǎn)動，直到反電勢和給定電壓相等，定子繞組電流為 0。

當轉(zhuǎn)子有負載，電機轉(zhuǎn)速會減速，反電勢降低，給定電壓不變時，電阻產(chǎn)生電流，同時轉(zhuǎn)子磁鐵軸心比定子磁鐵軸心落后一個角度，即功角。

電機的力矩控制是通過控制算法尋找開關(guān)管組合合成給定電壓，產(chǎn)生的電流所對應(yīng)力矩與外部負載平衡。當前電機的力矩控制主要有磁場定向控制 FOC 和直接轉(zhuǎn)矩控制 DTC 兩種流派。

FOC 將定子磁場虛擬成繞轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)磁鐵，定子磁勢分解為 d 軸和 q 軸磁勢，通過數(shù)學(xué)運算和控制改變電壓達到控制電流目的。實現(xiàn) FOC 需要電機三相電流和位置信號，以及 Clark-Park 變換、d 軸和 q 軸的 PI 調(diào)節(jié)、反 Clark-Park 變換、SVPWM 等控制模塊。

DTC 則不將定子側(cè)變量折算到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標系，通過檢測母線電壓和定子電流直接計算磁鏈和轉(zhuǎn)矩，利用滯環(huán)比較器實現(xiàn)解耦控制。