來源：杭州易泰達科技  作者：朱彤華

引言

    近年由于稀土磁鋼的價格大幅度波動，在很大程度上影響了稀土永磁同步電機的推廣應(yīng)用。通常，稀土磁鋼的價格占電機總價格的 20% 左右，減少甚至消除這部分成本能顯著降低電機的成本。另一方面，由于其他類型的電機，如直流電機，開關(guān)磁阻電機，感應(yīng)電機等在控制上都有不同的弱點，難以取代同步電機在工業(yè)上的應(yīng)用，因此，研發(fā)不使用稀土磁鋼的同步電機就提上了議事日程。

同步磁阻電機的結(jié)構(gòu)特點

    同步磁阻電機不使用稀土磁鋼，可以看成是永磁同步電機的一個特例，從永磁同步電機的轉(zhuǎn)矩公式可以看出：

te=p[ψf iq+(Ld-Lq)id iq ]

    前一項是永磁轉(zhuǎn)矩， 后一項是磁阻轉(zhuǎn)矩，而同步磁阻電機是僅利用磁阻轉(zhuǎn)矩的電機， 其轉(zhuǎn)矩公式就是 :

te=p[(Ld-Lq)id iq ]

    同步磁阻電機的定子結(jié)構(gòu)和永磁同步電機的一樣，而轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)比較特殊，通常有如下幾種：

    為了提高交直軸電感的差，需要提高直軸電感，并降低交軸電感，又由于電機內(nèi)的磁場需要由定子電流產(chǎn)生，所以電機必須使用盡可能小的氣隙，減少勵磁電流，提高功率因數(shù)；盡量保證漏感處于較低水平，亦即保證槽漏感，端部漏感，諧波漏感，等均較低，因此經(jīng)過分析，需要使用多層磁障的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)來設(shè)計同步磁阻電機。

同步磁阻電機的控制及性能特點

    同步磁阻電機可以采用多種控制方式，DTC 直接轉(zhuǎn)矩控制是其中的一種。DTC 是以電機的轉(zhuǎn)矩為控制目標，在控制中不使用計算量大的矢量變換，所以控制速度快， 對控制器 MCU 的要求低，動態(tài)性能好，同時對電機參數(shù)的敏感性降低，控制可靠性提高。易泰達公司開發(fā)了用于 DTC 的控制算法，結(jié)合有限模型，對同步磁阻電機進行精確計算，控制框圖如下圖：

DTC 控制算法參數(shù)表

    杭州易泰達科技有限公司開發(fā)了7.5千瓦同步磁阻電機， 其仿真結(jié)果如下：

    經(jīng)計算，電機性能在 1500RPM 時輸出 48.1 牛米力矩，電流 15.9A，功率7500W, 效率 91.8%, 功率因數(shù) 0.82。熱負荷1863A^2/cm*mm^2 .

總結(jié)與展望

    同步磁阻電機具有快速的動態(tài)特性，精確的轉(zhuǎn)速控制能力，很高的效率及較低的成本，可以在一定范圍內(nèi)替代永磁同步電機的應(yīng)用，可以在幾乎所有的應(yīng)用領(lǐng)域取代變頻感應(yīng)調(diào)速系統(tǒng)，應(yīng)用前景光明。