永磁同步變頻器工作原理

　　永磁同步變頻器工作原理

　　當三相電流通入永磁同步變頻器定子的三相對稱(chēng)繞組中時(shí)，電流產(chǎn)生的磁動(dòng)勢合成一個(gè)幅值大小不變的旋轉磁動(dòng)勢。由于其幅值大小不變，這個(gè)旋轉磁動(dòng)勢的軌跡便形成一個(gè)圓，稱(chēng)為圓形旋轉磁動(dòng)勢。其大小正好為單相磁動(dòng)勢最大幅值的1.5倍。

　　即F為圓形旋轉磁動(dòng)勢，(T・m);Fφl(shuí)為單相磁動(dòng)勢的最大幅值，(T・m);k為基波繞組系數;p為電機極對數;N為每一線(xiàn)圈的串聯(lián)匝數;I為線(xiàn)圈中流過(guò)電流的有效值，A由于永磁同步電機的轉速恒為同步轉速，因此轉子主磁場(chǎng)和定子圓形旋轉磁動(dòng)勢產(chǎn)生的旋轉磁場(chǎng)保持相對靜止。兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用，在定子與轉子之間的氣隙中形成一個(gè)合成磁場(chǎng)，它與轉子主磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，產(chǎn)生了一個(gè)推動(dòng)或者阻礙電機旋轉的電磁轉矩Te。

　　即Te為電磁轉矩，(N・m);0為功率角，rad;BR為轉子主磁場(chǎng)，T;Bnet為氣隙合成磁場(chǎng)，T。由于氣隙合成磁場(chǎng)與轉子主磁場(chǎng)位置關(guān)系的不同，永磁同步變頻器既可以運行于電動(dòng)機狀態(tài)也可以運行于發(fā)電機狀態(tài)永磁同步變頻器的三種運行狀態(tài)。

　　當氣隙合成磁場(chǎng)滯后于轉子主磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的電磁轉矩與轉子旋轉方向相反，這時(shí)電機處于發(fā)電狀態(tài);相反，當氣隙合成磁場(chǎng)超前于轉子主磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的電磁轉矩與轉子旋轉方向相同，這時(shí)電機處于電動(dòng)狀態(tài)。轉子主磁場(chǎng)與氣隙合成磁場(chǎng)之間的夾角稱(chēng)為功率角。

　　永磁同步變頻器由兩個(gè)關(guān)鍵部件組成，即一個(gè)多極化永磁轉子和帶有適當設計繞組的定子。在操作過(guò)程中，旋轉的多極化永磁轉子在轉子與定子的氣隙形成一個(gè)隨時(shí)間變化的磁通。這個(gè)通量在定子繞組端子上產(chǎn)生交流電壓，從而形成用于發(fā)電的基礎。在此處所討論的永磁同步電機使用一個(gè)安裝在鐵磁芯上的環(huán)形永磁鐵。內部永磁同步變頻器不在這里考慮。

　　因磁鐵嵌入到一個(gè)電鍍的鐵磁芯內是非常困難的，通過(guò)使用適當厚度的磁鐵(500μm)以及在轉子和定子鐵芯的高性能磁材料，氣隙可以做得非常大(300~500μm)而沒(méi)有明顯的性能損失，這使得定子繞組在氣隙中占據一定的空間，從而大大簡(jiǎn)化了永磁同步變頻器的制造。