电机控制- 永久磁性同步电机(PMSM)

永久磁性同步电机(PMSM) 可以看做AC 感应电机和无刷直流电机(BLDC) 的交叉产品。它们具有与BLDC 电机相似的转子结构，其中包含永久磁性。但是，它们的定子结构类似于ACIM“表亲”的定子结构，其中绕线的构建方式可在机器气隙中形成正弦磁通密度。因此，使用正弦波形驱动时运行最佳。但不同于ACIM “亲缘产品”，PMSM 电机在使用开环标量V/Hz 控制时运行较差，因为瞬态条件下没有提供机械阻尼的转子线圈。场定向控制是PMSM 最常使用的控制技术。因此，扭矩纹波可以极低，这与ACIM 不分伯仲。但是，较之ACIM，同等大小的PMSM 电机可提供更高的功率密度。这是因为对于感应电机，部分定子电流需要“感应”转子电流来产生转子磁通。这些附加电流会在电机内部产生热量。但在PMSM 中，转子磁通已通过转子上的永久磁性建立。

多数PMSM 利用转子表面安装的永久磁性。这使得电机呈现“圆”磁场，而电机扭矩是转子磁性和定子电磁之间反作用力的结果。这样，将典型FOC 应用的直轴电流调节为0，可使最佳扭矩角为90 度。但部分PMSM 的磁性埋在转子结构内。这些电机被称为“内藏式永久磁性电机”或IPM 电机。

因此，特定空间角度的径向磁通较其它角度更集中。这便产生了名为“磁阻扭矩”的附加扭矩分量，它是由集中和非集中磁通路径的电机电感变化引起的。这使得最佳FOC 扭矩角大于90 度，需要将直轴电流调节为交轴电流固定的负比率。该负直轴电流也会导致磁场变弱，从而降低直轴的磁通密度，反过来减少部分磁芯损耗。因此，IPM 电机对于给定帧大小可提供更高的电源输出。这些电机逐渐成为混合电动汽车、电器和HVAC 变速应用的牵引电机。

IPM 电机展现出的凸极还为无传感器控制应用提供了额外优势。在许多情况下，凸极信号的强度足以用来确定静止和低速运行状态下的转子位置。有些无传感器FOC 设计在低速时使用凸极映射，然后转换为电机加速时的反电动势查看器模型。