永磁電機需要變頻器才能更有效地運行。本文詳細介紹了感應電機與永磁電機的區(qū)別，以及變頻器設置和調(diào)諧建議。

感應電機（IM）和永磁電機（PM）的設計不同，包括是否使用變頻器（VFD）。感應電機的設計，能夠使用跨線電源以恒定轉(zhuǎn)速運行。永磁電機的設計不適用于跨線運行，永磁電機需要變頻器提供正確的輸出，以實現(xiàn)有效地運行。

感應電機vs. 永磁電機

重要的是要了解感應電機和永磁電機之間的設計差異，以便使用變頻器來適當?shù)乜刂泼總€電機，并為應用選擇最合適的電機和變頻器。圖1 展示了感應與永磁電機的扭矩曲線。

▎圖 1 ：了解感應電機和永磁電機的設計差異，有助于電機和變頻器的選擇和應用。

感應電機是一種異步電動機，需要轉(zhuǎn)差才能產(chǎn)生扭矩。電機轉(zhuǎn)速是指令頻率和轉(zhuǎn)差頻率之間的差值。電機扭矩隨轉(zhuǎn)差率而變化。

永磁電機是一種同步電機，其電機轉(zhuǎn)速等于變頻器指令的頻率，并且只能在同步轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生扭矩。

感應和永磁電機規(guī)格不同。由于轉(zhuǎn)子包含磁鐵，因此永磁電機設計比感應電機更緊湊、更高效。因為永磁電機已經(jīng)產(chǎn)生了磁場，所以可以獲得瞬時和恒定的扭矩。感應轉(zhuǎn)子是繞制的，需要定子磁場的感應來產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場。一般來說，永磁電機更復雜，需要編程的變頻器來運行。

▎圖 2 ：感應電機（異步電動機）需要轉(zhuǎn)差才能產(chǎn)生扭矩。電機轉(zhuǎn)速是指令頻率和轉(zhuǎn)差頻率之間的差值。電機扭矩隨轉(zhuǎn)差頻率變化（綠色）。永磁電機是一種同步電機，其中電機轉(zhuǎn)速等于變頻器指令的頻率。扭矩只能在同步轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生（藍色）。

永磁電機的關鍵信息

對于永磁電機，很重要的一件事是了解反電動勢（B a c k E M F）。永磁電機會像發(fā)電機一樣，通過旋轉(zhuǎn)電機自然產(chǎn)生電壓。反電動勢電壓的單位為V / k r p m。設置和調(diào)諧變頻器時，此值通常可在電機銘牌上找到。

其它關鍵部件是永磁電機的定子電阻以及L d 和L q電感值（顯示電感路徑）。L d 和L q 電感，為通常相隔90 度的兩個矢量控制坐標。流經(jīng)L d 的電流決定了磁場的控制。流經(jīng)Lq 的電流決定了扭矩的產(chǎn)生（圖3）。

▎圖 3 ：永磁體的關鍵部件是電機的定子電阻以及 Ld 和 Lq電感值（顯示電感路徑）。Ld 和 Lq 電感為通常相隔 90 度的兩個矢量控制坐標。流經(jīng) Ld（右）的電流決定磁場的控制。通過 Lq（底部）的電流決定扭矩的產(chǎn)生。

電阻以及L d 和L q 電感值（顯示電感路徑）。L d 和L q 電感為通常相隔90 度的兩個矢量控制坐標。流經(jīng)L d（右）的電流決定磁場的控制。通過L q（底部）的電流決定扭矩的產(chǎn)生。

永磁電機變頻器設置和調(diào)諧示例

下面是一個變頻器設置和調(diào)諧示例，用于在鼓風機應用中運行永磁電機。在設置和調(diào)諧驅(qū)動器之前，需要了解以下10 條信息（如表2 所示）。

這些信息包括電機型號、電機額定功率（h p）、電機額定電壓（V a c）、電機額定頻率（H z）、電機額定安培數(shù)（A）、電機極數(shù)、電機定子電阻(Ω), Ld 電感（mH）、Lq 電感（mH）和反電動勢（V/krpm）。

用于永磁電機應用的變頻器選擇和編程

所選變頻器必須能夠為其電機提供適當?shù)碾娏骱碗妷?。正如我們從電機銘牌上看到的，電壓可能為230V a c 或460 V a c，并且還列出了每個電機的電流。對于本例，使用230 Vac，電流為6.7 A。

為變頻器編程時，首先選擇控制方法。輸入銘牌和表格中的數(shù)值，就可以為驅(qū)動器配置參數(shù)（表2）。圖4（第一個變頻器屏幕）顯示了所選開環(huán)矢量模式下的永磁電機。該應用是一個鼓風機，不需要反饋，例如電機轉(zhuǎn)速反饋至變頻器的編碼器。因此，這是開環(huán)模式。在接下來的屏幕中，進入調(diào)諧部分以輸入從電機收集的剩余數(shù)據(jù)。

▎圖4 ：第一個變頻器屏幕，顯示所選開環(huán)矢量模式下的永磁電機。該應用是一個鼓風機，不需要反饋，因此是開環(huán)模式。在接下來的屏幕中，轉(zhuǎn)至調(diào)諧部分，輸入從電機收集的其余數(shù)據(jù)。

可以采用不同的自動調(diào)諧方法。調(diào)諧過程允許變頻器通過計算和優(yōu)化參數(shù)，以更緊密地匹配電機特性。數(shù)據(jù)表上的信息是已知的，因此與其說是調(diào)諧，不如說是輸入電機信息。

在某些情況下， 有些信息可能不容易獲得。如果是這樣，變頻器可以利用最小信息來計算。對于靜態(tài)方法，變頻器只能計算L d、L q 和R（電阻）或只有R。但無論哪種情況，都需要反電動勢。這些靜態(tài)自動調(diào)諧不會旋轉(zhuǎn)電機。如果電機已經(jīng)連接到應用上，并且可能不容易拆卸，則首選這種方法。

旋轉(zhuǎn)自動調(diào)諧方法，要求電機自由旋轉(zhuǎn)或與應用斷開連接。如果反電動勢未知，則必須進行旋轉(zhuǎn)自動調(diào)諧。這將旋轉(zhuǎn)電機。在旋轉(zhuǎn)自動調(diào)諧中，必須將任何負載從電機軸上斷開，以確保計算僅針對電機。額外的荷載將使計算產(chǎn)生偏差。

在每次啟動時，變頻器還需要對齊轉(zhuǎn)子的位置。這也是在初始自動調(diào)諧期間完成的。變頻器可以向電機定子注入電流或高頻，以找到轉(zhuǎn)子的磁極。當使用閉環(huán)系統(tǒng)時，編碼器反饋裝置作為參考點。

在本例中使用吸合方法，將直流電流注入定子。這會對最近的極點產(chǎn)生吸引力（圖5）。

▎圖5 ：在每次啟動時，變頻器還需要對齊轉(zhuǎn)子位置。這也是在初始自動調(diào)諧期間完成的。變頻器使用吸合方法將直流電流注入定子。這會對最近的極點產(chǎn)生吸引力。

驗證永磁電機的運行

如果電機方向不正確，可能是電機導線接錯。要解決此問題，請切斷電源并更換三根電機導線中的任意兩根（圖6）。

▎圖 6 ：如果電機方向不正確，可能是電機導線 接錯。要解決此問題，請切斷電源并更換三 根電機導線中的任意兩根。

這也可能是因為電機的磁極在相反方向上比正向更靠近磁鐵，這是正常的。如果發(fā)生連續(xù)振蕩，或變頻器上出現(xiàn)最終電機失步故障，可能需要額外調(diào)諧L d 和L q 參數(shù)，以進行更精細的調(diào)諧。如果應用不允許反向，使用高頻方法可能更好。

永磁電機比感應電機更復雜，可能需要更多的時間進行設置和調(diào)諧。這樣做可能還需要聯(lián)系變頻器制造商，以獲得進一步的幫助和更合適的參數(shù)設置。

審核編輯：劉清