关于永磁同步电动机在id=0控制策略下，功率因数的问题

xyl

fengxingyun兄，在我发的另一个帖子中问道
对于永磁同步电动机，一般在额定点功率因数是很高的，那么
【如果id=0，此时电流i是与E0同相位，
那么当功率因数很高时（>0.9以上），则应该要求功角很小，

此时要保持一定的功率输出，端电压不能增加的情况下，是不是应该使反电动势很大呢？

不知道分析的对不对，在我感觉里面，这个时候，E0/U如果太大，功率因数不会太高。
请各位指点一下，分析的哪里有问题。】

希望大家能给说说

xyl

居然没有人回答？

zengxiaodong

您的分析有点问题，功率（转矩）不仅跟2个电压及功角有关，还跟同步电抗有关（具体说是交轴同步电抗，很多书上写错成直轴同步电抗）！

如果功率因数很高，必然要求交轴同步电抗很小！这往往会导致电机成本的大幅度提高。所以直轴电流为零的控制方式存在的最大问题就在于此，也就是负载增大时会导致端电压大幅度升高，功率因数大幅度下降，从而变频器的容量不能充分利用。

xyl

首先 ，谢谢楼上的  zengxiaodong 兄的回答，谢谢您！

对您的回答，还是有些云里雾里的感觉，让您见笑了

能否再具体说说，我不是学电控的，这方面特别的糊涂

再次谢谢您了！！！！

fengxingyun

您的分析有点问题，功率（转矩）不仅跟2个电压及功角有关，还跟同步电抗有关（具体说是交轴同步电抗，很多书 ...
zengxiaodong 发表于 2009-12-8 08:28

                               
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    谢谢你的解答，我的意思就是在id=0时，根据公式推导，负载增大，交轴电流增大，E0不变，此时必然导致U与E0夹角变大，那么此时功率因素必然较低，也就是说此时id=0控制时，功率因素比较低。
但是有人说id=0控制，功率因素可以做到很高，我就是对这一点很不理解。

zengxiaodong

其实您自己已经解答了自己的问题！

功率因数可以做得很高，只要负载减小就可以了！也就是电机浪费了，电机的成本提高了。

标准答案

在电压恒定，id=0控制时，在大负载运行时功率因素比较低，而且负载越大功率因素越低。
要想提高功率因数，要么提高电压，要么就不能采用id=0控制。

xyl

听了zengxiaodong 兄、标准答案 前辈 、fengxingyun 兄的讨论，我明白了！

谢谢你们三位前辈的指导！！！，非常感谢！！

多向前辈学习，多跟大牛交流，确实受益匪浅！
再次说声谢谢。

sohpmm

标准答案
名副其实啊

google_baidu

想问一下小小的问题

cos≠1  而id＝0   那么  无功电流时谁出的呢？？

zengxiaodong

你为什么要理解成无功电流呢？
我个人认为没有无功电流，全是有功电流！
问题是产生了无功电压，使得端电压不必要地升高了，或者说端电压显著大于反电势了。

google_baidu

希望大家能继续讨论一下的

tjulix

对于SPM电机，负载转矩不变的话，Iq就不能变，那么Ud就不能变，如果要提高PF，就是将Ud和E0合成的端电压U向d轴方向旋转，所以，增加一个q轴上的正电压就可以做到，就是添加一个id>0就可以提高PF。当然U的绝对值也肯定会上升。不过，只要有负载，再怎么提高id，理论上PF也绝对不会到1。而且增加这个PF，对变频器恐怕没有好处，不会提高变频器容量的有效使用率。因为id=0的控制策略，本身也就是电流最小的控制。我所看到过的通用变频器，无一例外都是id=0控制SPM。
对于IPM电机，一般不用id=0控制，提高PF我还没有看到有固定的策略，不过一般IPM关注Eff的多一些，PF在Dirve侧使用PFC来补偿。
总之，提高PF也要看是为什么而提高，一是为了减小电机电流而减少发热，二是为了提高电网侧电能质量降低电费。如果单纯为了提高PF而提高，我认为很可能会得不偿失。

Magi

zengxiaodong 发表于 2009-12-8 08:28
您的分析有点问题，功率（转矩）不仅跟2个电压及功角有关，还跟同步电抗有关（具体说是交轴同步电抗，很多 ...

确实书上说的都是直轴同步电抗，曾老师会不会是您搞错了？

李东明

标准答案 发表于 2009-12-8 20:43
在电压恒定，id=0控制时，在大负载运行时功率因素比较低，而且负载越大功率因素越低。
要想提高功率因数， ...

李老师，您好。我想问下，这个大负载是指转矩大于多少NM算大负载，您也说了大负载后，采用MTPA为最合适控制。就是不知道多少才算大负载

端木0118

Magi 发表于 2018-12-4 20:13
确实书上说的都是直轴同步电抗，曾老师会不会是您搞错了？

交轴  没错。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

zengxiaodong

李东明 发表于 2018-12-24 11:03
李老师，您好。我想问下，这个大负载是指转矩大于多少NM算大负载，您也说了大负载后，采用MTPA为最合适控 ...

所谓大负载，就是适合MTPA控制的时候对应的Nm负载！

18201975434

反电势和电流都同相位了那你功率因素不就是1了，说明还是不是同相位，在电压不变的条件下，加大负载，电流加大，画矢量图不就知道功角如何变化了

zengxiaodong

Id=0控制的缺陷就是，负载增加时，功率因数显著降低，也就是端电压会随着负载增加而显著提高，因为变频器的输出电压有限，这样的话就要限制永磁电机的空载反电势不能太高，从而额定Iq就很难降低。

举个最简单的例子，普通三相异步电机，11千瓦的，其额定电流大概在23安培左右，但是同样11千瓦的永磁同步电机，额定电流反而升高到了26安培左右。

zengxiaodong

上贴图是表面式永磁电机的情况，三根线分别对应空载、额定负载、200%负载的情形，可见随着负载加大，不仅电压的超前角越来越大，而且线圈磁链也越来越大。

同样的定子和线圈，如果改成内嵌式永磁，则Id=0控制时，这种效应更加明显，也就是说相比较而言，表面式永磁比内嵌式永磁更适合于Id=0控制模式。