高效永磁電動機與變頻器配置

永磁交流電動機在變速、高占空比運動控制中的應用與日俱增，因為它效率高，且在不同的速度和轉矩區間運行時具有更高的節能潛力。圖1為2.2 kW風扇采用不同電動機的效率對比，相對于傳統的感應電機，采用高效永磁交流電動機能夠將效率提升5%～12%。

圖1 2.2 kW風扇采用不同電動機的效率

永磁交流電動機和感應電動機在變速應用中都使用變頻驅動技術。變頻器的配置及其他一些使用要點能夠優化系統性能，同時也決定著能否達到電機應用所期望的節能目標。

近幾年來，大多數變頻器廠商在其低成本驅動中引入了無傳感器永磁交流電動機控制技術。以前，永磁電動機僅用于伺服系統或者采用閉環反饋控制的特定場合，幾乎不在風扇、泵和其他大負載應用中使用，因為閉環控制的系統成本較高且安裝復雜。現在，由于無傳感器永磁電機控制技術在變頻器中的使用，永磁交流電動機得以在寬范圍變速、高占空比應用中發揮節能優勢。

無傳感器永磁交流電機控制的變頻器配置比用于感應電機的變頻器配置復雜得多。感應電機控制算法已經歷了20多年的發展，而永磁交流電機的無傳感器控制算法研究歷史相對較短;同時，來自不同供應商的永磁交流電機產品比感應電機產品具有更多的不同特性參數。

感應電動機的變頻器配置已經趨于成熟，將感應電動機銘牌上的特性參數輸入變頻器，運行自動配置程序，電機就可以準備使用了。而永磁交流電動機的變頻器配置需要更多的電機參數，包括一些銘牌上沒有的參數。永磁交流電動機的性能較大程度上也取決于不同的變頻器、不同的無傳感器控制算法和是否對變頻器參數進行了恰當配置。

除了與感應電機類似的銘牌數據(額定功率、額定速度、額定頻率、滿載電流和額定電壓)外，永磁交流電機的繞組電感、繞組電阻和繞組反向電動勢也須在變頻器中仔細配置。為了實現變頻器的精確配置，電感參數對于獲得IPM電機和SPM電機的最優扭矩輸出和最佳電機效率也非常關鍵。在永磁交流電動機轉動之前還須先確定磁極位置，兼容永磁交流電機的變頻器能夠在電機起動算法中對其進行選擇，達到不同的磁凸極性。永磁交流電機能夠在更寬的速度和扭矩區間內提供較高的運行效率。使用不同的變頻器，高效永磁交流電機的效率和扭矩關系也不同。未滿載狀態下，選擇適當的滿足應用的參數設置，可將電機效率提高5% ～10%。

只有選擇合適的變頻器并恰當地配置好參數，永磁交流電機才可能比感應電機更節能，實現效率提升并獲得穩定的電機控制。