透平发电机的工作原理

透平发电机的工作原理（共8篇）

透平发电机的工作原理 篇1

透平发电机的工作原理

首先用原动机带动发电机转动，当达到额定转速成的60%后，电动机退出。

四大部分：点火部分、压缩空气部分、燃烧室、和透平部分

点火部分：点火器，SOLA透平机有个点火炬，当点着火后，由点火炬控制火焰的大小。压缩空气：压缩空气机把空气压缩后送入燃烧室，一般平说点火的空气压力为2.5公斤，点着火后空气压力为10公斤。

燃烧室：压缩空气和燃料在燃烧室燃烧

透平机：燃烧产生的气体推动叶轮转动，通过轴带动发电机转动。

透平发电机的工作原理 篇2

增压机由蜗壳、导流器、工作轮和扩压器组成, 增压机叶轮与膨胀机叶轮在同一轴上的两端装配组合为转子, 后需按设计要求进行动平衡实验, 确保整个转子有较好的平衡。由膨胀机叶轮产生的机械功驱动转子旋转, 气体进入可调喷嘴叶片后导流进入膨胀叶轮开始作功。气体被加速、增压, 进入扩压器之后, 又进一步使气体减速增压, 气体汇集后由蜗壳排出机体外, 经降温后进入板式换热器冷却, 再次进入膨胀机循环做功。

膨胀机的工作过程是:气流由膨胀机进口管入蜗壳, 由可调喷嘴生成的高速气流冲击叶轮旋转使工作轮作功, 后经扩压室、排气管道送出。膨胀机气量调节是依靠安装在冷箱顶上的气动薄膜调节阀由拉杆与可调喷嘴连接, 带动可调喷嘴叶片转动, 从而改变其通道截面积的大小, 从而使气流的压力、流量发生变化使膨胀量增加。执行机构的拉杆行程反映了喷嘴通道面积的变化, 拉杆下移使喷嘴通道面积减小, 上移则使通道面积增大。

以下为膨胀机需要维护的主要部件:

(1) 喷嘴:供应的气体要保持清洁, 即使喷嘴叶片的光泽变暗, 也不会影响其工作效率。气体的工况条件要求极为严格, 绝不允许含有固体颗粒杂质, 以及其它形式生成的液滴。在高速气流带动下, 如含有以上物质, 进入喷嘴后冲击叶片导致叶片磨损, 严重时产生叶片凹坑, 这样会使效率明显下降, 这时就应及时更换喷嘴叶片。在装置开车期间, 最容易产生磨蚀。因此, 在装置安装期间管道和机体都要脱脂、除油、清洁。特别注意的是, 安装期间管道要彻底地吹除。

(2) 膨胀机叶轮:应与可调喷嘴叶片工况条件要求相同, 反之则会造成对叶片进口边的磨蚀。如果工况条件恶化会出现凹坑、断裂、掉块, 此时应更换工作轮。

(3) 膨胀机与增压机叶轮在高速旋转下, 密封盖易遭轻微磨损。如磨损严重, 则必须及时更换, 其装配间隙可根据各厂家装配技术要求确定。

(4) 轴密封套:轴密封套为迷宫式密封或石墨密封, 现膨胀机多为迷宫式密封。在启动膨胀机油泵前, 应先供密封气。在停车时, 需在油泵停止运转后才能停止供密封气。运行时轴上的密封线与密封套也会产生轻微磨损, 从而也使其密封套形成密封线。如磨损严重, 就应调整轴密封与轴之间的装配间隙, 或进行更换。因为过度磨损会使两者间隙过大形成不了迷宫式密封, 气体从轴密封套渗入轴承使轴承温度降低并增加漏气损失。轴密封的径向间隙为0~0.05mm, 当增大到0.1就应调换密封套。

(5) 轴承:轴承型面是精心设计并通过精密加工保证的。因此其内孔和止推面都不允许进行任意修正, 确保精密加工后的形线。如果发现由于暂时超负荷动平衡发生变化或润滑条件不良而引起轴承径向或轴向损伤, 应及时更换轴承。

(6) 增压机叶轮:与膨胀机叶轮和可调喷嘴叶片工作条件要求一样。如供应的气体不清洁将引起增压机叶片的磨蚀, 以致破坏平衡, 这种情况与膨胀机叶轮动平衡破坏相类似。需要说明的是, 无论是膨胀机叶轮、增压机叶轮或其它零部件需要更换时, 必须更换整个转子而不能单独更换叶轮或其它零部件。在装配转子前一定要保持各部件原有的位置及方向, 一般装配前都在每个部件上打上字头, 以确保转子的动平衡量。

(7) 油冷却器:一般一年进行一次清洗。如果冷却水不干净, 残留在管程的杂质会堵塞管子, 造成冷却效率下降, 清洗次数增加。壳程与管程如有窜漏现象, 则应及时堵漏或更换管子, 确保机组正常运行。

(8) 油过滤器:如发现过滤器阻力明显增加或过滤杂质效果不佳, 就应进行清洗或更换滤芯。一般油过滤器都设计为两个油滤芯, 使用时都可切换、吹除。

(9) 增压机后冷却器:一般一年清洗一次, 如工作时发生管称与壳称窜漏现象, 换热管堵塞阻力突然增大, 换热效果变差, 则应立即检查原因并加以修整或更换。一般在设计中冷却器的换热效率都有富余量, 可根据现场工况条件对窜漏进入管称的换热管进行封堵。若窜漏现象严重, 则必须及时更换整台冷却器芯子。

下面是以一套开封空分集团的PLPK183.3/7.0×0.5增压透平膨胀机为例介绍一下操作规程。

(1) 主要技术参数

1) 增压机

工作介质:空气;流量:11000Nm3/h;进口压力:0.59MPa (A) ;出口压力:0.825MPa (A) ;进口温度:288K (15℃) ;绝热效率:≥80%。

2) 膨胀机

工作介质:空气;流量:11000Nm3/h;进口压力:0.8MPa (A) ;出口压力:0.15MPa (A) ;进口温度:151K (-122℃) ;绝热效率:≥86%;转速:22 500r/min。

3) 油压

轴承油压:0.25MPa (G) 。

4) 密封气

膨胀机端:0.25MPa (G) ;增压机端:0.25MPa (G) 。

5) 润滑油

型号:N32号汽轮机油。

(2) 启动前的准备工作

1) 增压膨胀机的仪控、电控系统及油、水正常。2) 膨胀机:喷嘴关闭。紧急切断阀关闭;进出口阀门关闭。3) 增压机回流阀全开。

(3) 启动操作

1) 接通密封气, 其压力必须大于0.2MPa (先通密封气、后通油) 。2) 启动油泵, 油压控制在0.5~0.6Mpa。3) 给油冷却器和气体冷却器通冷却水。4) 开膨胀机出口阀门, 同时调整密封气进膨胀机的压力达0.25Mpa以上。5) 开膨胀机进口阀门, 开增压机进出口阀;开紧急切断阀, 增压机回流阀处于全开状态。6) 逐渐打开喷嘴, 使其开度为设计工况的开度, 注意的是机器开始运转时, 应突破或避开临界转速, 避免转子在机体内产生共振。使其转速很快达到10 000r/min左右, 运转10分钟。7) 逐渐关小增压机回流阀, 调整转速至22 500r/min。8) 启动后随着膨胀机进气温度的降低, 转速可能会有所下降, 可通过调节增压机的回流阀和膨胀机的喷嘴的开度使膨胀机组的转速维持在工况所需要的范围内。

(4) 停机操作

1) 全开增压机回流阀。2) 关膨胀机喷嘴叶片;关紧急切断阀。3) 关膨胀机进出口阀;关增压机进出口阀。4) 临时停车应保持密封气和润滑油供应, 保持仪控和电控的工作状态, 以便重新启动。5) 长期停车应对膨胀机组进行加温解冻。

(5) 加温操作

1) 给膨胀机组通密封气, 启动油泵。2) 仪控、电控保持工作状态。3) 开紧急切断阀, 开喷嘴叶片。4) 打开膨胀机上所有吹除阀。5) 检查膨胀机的进出口阀是否关严, 开加温气体入口阀对膨胀机进行加温。当排放口出口温度达30℃时关闭加温气体入口阀。6) 关闭各吹除阀, 关紧急切断阀, 关喷嘴叶片。7) 停油泵;15分钟后停密封气。

(6) 紧急切断阀的检查方法

紧急切断阀应定期检查, 至少每三个月检查一次。检查方法是:用紧急停车按钮切断电磁阀电源使电磁阀断电, 如果紧急切断阀立即关闭并自动全开增压机回流阀, 随即打开紧急切断阀按钮, 紧急切断阀立即恢复到开启位置。其功能是合格的。

(7) 工艺保护

1) 轴承油压低于0.18MPa报警, 倒油泵;低于0.14MPa联锁停机。2) 轴承温度高于70℃报警, 高于75℃联锁停机。3) 转速高于24 000r/min报警, 高于26 000r/min联锁停机。4) 密封气压力低于0.2Mpa, 膨胀机组不能启动。

参考文献

[1]汤学忠, 顾福民.制氧工问答[M].冶金工业出版社.

透平发电机的工作原理 篇3

关键词：电机；安培力；电刷；电气故障

中图分类号：G632.0 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2016）08-0128

作为一名高中生，笔者喜欢在课外观察那些运用物理学方面知识的机械，并尝试运用已学会的高中物理知识对其解释。如本文就是围绕电动自行车的电机的原理及故障分析试用高中知识进行讨论，电动自行车这种生活中常见的新兴交通工具，尽管原理相比较其他机械不是很难，但当利用知识自己完成分析与讨论后，笔者仍感受到莫大的满足，并更加激发了笔者对运用物理学解决生活中问题的兴趣与热情。

电动自行车是具有电力驱动、脚踏驱动、电力和脚踏并用等功效的绿色环保交通工具。电动自行车的原理和结构都不复杂，可以认为是在自行车的基础上加一套电机驱动机构组成。蓄电池经过一个控制器给一个电机送电，电机放在后车轮中，电机的旋转带动自行车的行进。作为主要动力系统，电机无疑是电动自行车整体中最为关键的部分。

对于电机，其主要任务为将蓄电池供给的电能转化为驱使车轮前進的机械能。常见电机一般为永磁直流电动机。为达到10N.m以上的运行力矩，电动机的功率应在100～200w范围内，工作电压为24V或36V，该电机要求起动力矩大，效率高，重量轻，并有一定的过载能力。驱使车轮方式有两种，一种为内转子电机通过链传动或直接摩擦带动车轮，另一种为外转子直流电机通过行星齿轮减速机构直接驱动轮毂转动，（这种电动机也叫轮毂式电动机）这种方式具有效率高、结构紧凑、节省空间的优点。

根据高中知识可得，通电导线在磁场中会受到安培力，安培力力大小与电流同磁场间夹角有关。当磁场方向与电流方向平行，根据F=BILsin（L，B）知，安培力为零。假设一个无法及时改变电流方向的电机，除去摩擦等耗能因素，因为能量的守恒，该电机的转子将只会半圈半圈的来回翻转，无法提供有效的持久动力。而有刷电机和无刷电机都巧妙地解决了这一问题。

当有刷电机工作时线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。有刷电机由定子和转子两大部分组成，定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使转子受到方向不变的安培力，从而使电机持续旋转以带动负载。有刷电机的输出转速为3000转/分以上，经减速器和超越离合器及外壳一起组成电动轮毂总成，其转速为170-180转/分，适应了自行车以20km/h左右的速度行驶。该结构的可靠性高，成本较低，骑行较舒适，但也存在以下缺点：（1）传统的电刷和换向器有机械磨损和噪声、火花等，（2）系统的先进性和档次不够高。

用于电动自行车的无刷电动轮毂，实际上由两部分组成。一是直接外转子式的无刷电机系统，二是可以实现电子换向的专用控制系统，无刷电机依据于现代IC技术和功率电子器件的发展而逐渐成熟。简单而言，依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交变频率和波形，在绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁场，这个磁场驱动转子上的永磁磁鋼转动，电机就转起来了，电机的性能和磁钢数量、磁钢磁通强度、电机输入电压大小等因素有关，更与无刷电机的控制性能有很大关系，因为输入的是直流电电流需要电子调速器将其变成3相交流电，还需要从遥控器接收机那里接收控制信号，控制电机的转速，以保证其正常稳定的运行。该技术较为先进，在磨损和噪音等问题上有极大的改善。并因此提高了寿命。

当电机运行出现故障时，一般可从机械故障与电气故障两方面讨论。对于机械故障可能原因有常见几种：

1. 由于电机本身密封不良，加之环境跑冒滴漏，使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体导致问题出现。

2. 由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦（俗称扫膛）引起铁心温度急剧上升，烧毁槽绝缘、匝间绝缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。

3. 由于长时间过载或过热运行，绕组绝缘老化加速，绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路等问题。

4. 电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至出现烧毁绕组现象。

而对于电气故障，则需通过测量其电压或电流进行分析判断了。比如以下为电机的几种常见类型：

（1）电机空载电流大，其原因一般为电机内部机械摩擦大，线圈局部短路，磁钢退磁。检验方法为：打开电源，转动转把，使电机高速空载转动10s以上。等电机转速稳定以后，测量此时电机的空载最高转速N1。在标准测试条件下，行驶200m距离以上，开始测量电机的负载最高转速N2。空载/负载转比=N2÷N1。当电机的空载/负载转速比大于1.5时，说明电机的磁钢退磁已经相当厉害了，应该更换电机里面整套的磁钢。

（2）电机发热，其原因一般为电流大引起，通过高中知识可知，设电机电流为I，电机的输入电动势为E1，电机旋转的反电动势为E2，则与电机线圈电阻R之间的关系是：I=（E1-E2）÷R。R或E2变小都会引起电流变大，R变小一般是线圈短路或开路引起的，E2减少一般是磁钢退磁引起的。

（3）电机乏力，其原因较复杂，若排除以上提到的电机本身故障，则该问题一般与电池容量，未充满电等其他因素有关。

以上是笔者对电动自行车电机原理从机械到电气知识的肤浅的了解和认识，是笔者将高中物理知识与现实生活相结合的开始，这也是笔者高中学习兴趣所在和未来事业的发展方向。随着知识和阅历的丰富，笔者会不断地探索、进取和提高。

柴油发电机工作原理 篇4

基本运作原理：柴油机驱动发电机运转，这是根本。将柴油的能量转化为电能。在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用电磁感应原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。

柴油发电机组的结构分析：一台普通型柴油发电机组主要由柴油机、发电机以及控制系统三部分组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前市场上的柴油发电机组使用刚性连接的比较多一些，柴油机和发电机连接好之后安装在公共底架上，然后配上各种起保护作用的传感器，如水温传感器，通过这些传感器，直观地把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值的时候控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是柴油发电机组的控制系统，控制屏一般安装在发电机上，称为背包式控制屏，也有部分是独立一个屏放置在操作室内，称为分体式控制屏，控制屏通过电缆和发电机以及传感器连接，分别显示电参数和柴油机运行参数。此外,发电机组还有底盘、联轴器、散热器、燃油箱,有的还装设有消声器和外罩。

直流发电机主要由发电机壳、磁极铁芯、磁场线圈、电枢和炭刷等组成。工作发电原理：当柴油机带动发电机电枢旋转时，由于发电机的磁极铁芯存在剩磁，所以电枢线圈便在磁场中切割磁力线，根据电磁感应原理，乳化机由磁感应产生电流并经炭刷输出电流。交流发电机主要由磁性材料制造多个南北极交替排列的永磁铁（称为转子）和硅铸铁制造并绕有多组串联线圈的电枢线圈（称为定子）组成。工作发电原理：转子由柴油机带动轴向切割磁力线，定子中交替排列的磁极

在线圈铁芯中形成交替的磁场，转子旋转一圈，磁通的方向和大小变换多次，由于磁场的变换作用，在线圈中将产生大小和方向都变化的感应电流并由定子线圈输送出电流。为了保护用电设备，并维持其正常工作，发电机发出的电流还需要调节器进行调节控制等等。

空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。在汽油机汽缸内，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体.交流发电机伟大的发明者

尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856年－1943年,1856年7月10日出生）是世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚(后并入奥地利帝国)。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电和磁性的贡献也是知名的。他的专利和理论工作形式依据现代交变电流电力(AC)的系统，包括多相电力分配系统和AC马达，帮助了他带起第二次工业革命。

他是一个被世界遗忘的伟人。交流发电机就是他发明的，而爱迪生钟爱自己发明的直流发电机，极力打压Tesla。如果Tesla不是被迫放弃了交流电的专利权供世人免费使用（每马力$2.53），那他会是世界上最富有的人。他的梦想就是给世界提供用之不竭的能源。他的一生很悲惨，非常的同情他，但他是一个绝世天才，很遗憾没有多少人记得他。

发电机的工作原理是电磁感应

工作时发生的能量转化是机械能转化为内能

柴油发电机的工作原理是利用电磁感应原理

柴油机曲轴旋转便带动发电机转动发电，发电机有直流发电机和交流发电机。直流发电机主要由发电机壳、磁极铁芯、磁场线圈、电枢和炭刷等组成。交流发电机主要由磁性材料制造多个南北极交替排列的永磁铁（称为转子）和硅铸铁制造并绕有多组串联线圈的电枢线圈（称为定子）组成。直流发电机与交流发电机在工作原理上有所不同，但是最终达到了发电的目标。

柴油发电机组是一种小型发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。若使用者需要长时间不间断使用，则需要配置常用型发电机组，也就是应机组应该要考虑到长时间工作机组功率下降这一点了。常用功率和备用功率的关系是：比如用户需要100KW柴油发电机组，常用100KW的柴油发电机组备用功率为100KW*110%=110KW。也就是备用100KW的柴油发电机组的常用功率为90KW。尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门，作为备用电源或临时电源。

步进电机工作原理 篇5

1、步进电机是一种作为控制用的特种电机, 它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的, 其特点是没有积累误差(精度为100%), 所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移, 或者说: 控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速；控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位目的；

2、步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了，如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为‘电机固有步距角‘的十分之一，也就是说：‘当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18° ‘，这就是细分的基本概念。细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生，与电机无关。

3、驱动器细分有什么优点，为什么一定建议使用细分功能？

透平发电机的工作原理 篇6

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霍耳的红线一般接5－12v直流电。推荐5－7v。

霍耳的信号线传递电机里面磁钢相对于线圈的位置，根据三个霍耳的信号控制器能知道此时应该如何给电机的线圈供电（不同的霍耳信号，应该给电机线圈供相对应方向的电流），就是说霍耳状态不一样，线圈的电流方向不一样。

霍耳信号传递给控制器，控制器通过粗线（不是霍耳线）给电机线圈供电，电机旋转，磁钢与线圈（准确的说是缠在定子上的线圈，其实霍耳一般安装在定子上）发生转动，霍耳感应出新的位置信号，控制器粗线又给电机线圈重新改变电流方向供电，电机继续旋转（线圈和磁钢的位置发生变化时，线圈必须对应的改变电流方向，这样电机才能继续向一个方向运动，不然电机就会在某一个位置左右摆动，而不是连续旋转），这就是电子换相。

电动车用无刷直流电机工作原理

摘要: 无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为bldc.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kw,可设计到400kw,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。.关键词:无刷直流电机永磁同步电机直流变频钕铁硼

abstract: brushless direct current motor has the same dc motor output characteristics, alsonamed bldc.bldc have higher output torque in low speed, higher efficiency and betterspeed precision than any control modes of frequency converter drives.this chapterintroduce capacity up to 400kw for the industrial application.key words:brushless direct current motorpermanent magnetic synchronous motorbldc ndfeb

[中图分类号]tm921[文献标识码]b文章编号 1561-0330(2003)06-00无刷直流电动机简介

无刷直流电动机的学名叫“无换向器电机”或“无整流子电机”,是一种新型的无级变速电机,它由一台同步电机和一组逆变桥所组成,如图1所示。它具有直流电机那样良好的调速特性,但是由於没有换向器,因而可做成无接触式,具有结构简单,制造方便,不需要经常性维护等优点,是一种现想的变速电机。在工作原理上有二种不同的工作方式：

(1)直流无刷电机:又称“无换向器电机交一直一交系统”或“直交系统”,如图1所示。是将三相交流电源整流后变成直流，再由逆变器转换成频率可调的交流电,但是,注意此处逆变器是工作在直流斩波方式。

(2)交流无刷电动机:它是利用交-交变频器向同步机供给交流电。

（插图1）

无刷直流电动机brushless direct current motor ,bldc,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料;产品性能超越传统直流电机的所有优点,同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点,数字式控制,是当今最理想的调速电机(参考下列美国能源部针对各种不同调速电机效率比较图).本产品具有高效率,高转矩,高精度的三高特点;同时具有体积小,重量轻,可作成各种体积形状,是当今最高

效率的调速电机,与传统直流有刷电机比较,或与交流变频调速比较均有更好的性能;在牵引电机电瓶车ev行业,取代传统直流有刷电机时除可以达到更高效率,更高激活转矩等特性外,由于采用方波驱动,让铅酸蓄电池有时间修补电极板,可以延长蓄电池的寿命,提高约1.3倍的电池容量,综合效率约可提高一倍左右的电池容量,大大的改善了电瓶车的性能.无刷直流电动机在先进国家已大量应用于军事、信息业(it)、办公设备(oa)、家电业(ha)、diy手动工具、伺服系统、电动汽车、电瓶车、磁旋浮列车等;经过本公司十多年的研究开发,目前生产容量已经达75kw,设计容量可达315kw,可以满足产业自动化及流体机械、空调机械的节电驱动应用.无刷直流电动机具有上述的三高特性,非常适合使用在24小时连续运转的产业机械及空调冷冻主机、风机水泵、空气压缩机负载;低速高转矩及高频繁正反转不发热的特性，更适合应用于机床工作母机及牵引电机的驱动;其稳速运转精度比直流有刷电机更高,比矢量控制或直接转矩控制速度闭环的变频驱动还要高,性能价格比更好,是现代化调速驱动的最佳选择。

由于本产品具有弹性的尺寸及不同的电气特性,除通用型g系列,高激活转矩m系列外,每一种行业的应用都不尽相同,因此用户订货前必须提出电气特性与机械尺寸的要求，图2示士出永磁无刷直流电动机与异步电动机变频变压的机械特性比较。

图2机械特性比较图

1异步电动机变频变压2永磁无刷直流电动机（bldcm）

注：bldcm可在≤mmax负载转矩下起动，可在mn≤m≤mmax负载下短时运行，可在≤mn下长时运行。美国能源部对各种驱动电机效率的比较，如图3所示

图3美国能源部对各种驱动电机效率的比较

2-无刷直流电动机的工作原理

2.1 基本工作原理

无刷直流电动机由同步电动机和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。同步电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。而转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。

无刷直流电动机的原理简图如图4所示：

主电路是一个典型的电压型交—直—交电路，逆变器提供等幅等宽5-26khz调制波的对称交变矩形波。永磁体n-s交替交换，使位置传感器产生相位差1200的u、v、w方波，结合正/反转信号产生有效的6状态编码信号：101、100、110、010、011、001，通过逻辑组件处理产生t1—t4导通、t1—t6导通、t3—t6导通、t3—t2导通、t5—t2导通、t5—t4导通，也就是说将直流母线电压依次加在a+b-、a+c-、b+c-、b+a-、c+a-、c+b-上，这样转子每转过一对n-s极，t1—t6功率管即按固定组合成6种状态的依次导通。每种状态下，仅有两相绕组通电，依次改变一种状态，定子绕组产生的磁场轴线在空间转动600电角度，转子跟随定子磁场转动相当于600电角度空间位置，转子在新位置上，使位置传感器u、v、w按约定产生一组新编码，新的编码又改变了功率管的导通组合，使定子绕组产生的磁场轴再前进600电角度，如此循环，无刷直流电动机将产生连续转矩，拖动负载作连续旋转。正因为无刷直流电动机的换向是自身产生的，而不是由逆变器强制换向的，所以也称作自控式同步电动机。

无刷直流电动机的工作原理简图

2.2 无刷直流电动机的电磁转矩

无刷直流电动机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置，所以不论

转子的起始位置处在何处，电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩，因此转子上不需另设启动绕组。由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直，在铁芯不饱和的情况下，产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比，这正是他励直流电动机的电流—转矩特性。

电动机的转矩正比于绕组平均电流：

tm=ktiav（n²m）(1)

电动机两相绕组反电势的差正比于电动机的角速度：

ell=keω（v）(2)

所以电动机绕组中的平均电流为：

iav=（vm-ell）/2ra（a）(3)

其中，vm=δ²vdc是加在电动机线间电压平均值，vdc是直流母线电压，δ是调制波的占空比，ra为每相绕组电阻。由此可以得到直流电动机的电磁转矩：

tm=δ²（vdc²kt/2ra）-kt²（keω/2ra）

kt、ke是电动机的结构常数，ω为电动机的角速度（rad/s），所以，在一定的ω时，改变占空比δ，就可以线性地改变电动机的电磁转矩，得到与他励直流电动机电枢电压控制相同的控制特性和机械特性。无刷直流电动机的转速设定，取决于速度指令vc的高低，如果速度指令最大值为+5v对应的最高转速：vc（max）ón max，那么，+5v以下任何电平即对应相当的转速n，这就实现了变速设定。

当vc设定以后，无论是负载变化、电源电压变化，还是环境温度变化，当转速低于指令转速时，反馈电压vfb变小，调制波的占空比δ就会变大，电枢电流变大，使电动机产生的电磁转矩增大而产生加速度，直到电动机的实际转速与指令转速相等为止；反之，如果电动机实际转速比指令转速高时，δ减小，tm减小，发生减速度，直至实际转速与指令转速相等为止。可以说，无刷直流电动机在允许的电网波动范围内，在允许的过载能力以下，其稳态转速与指令转速相差在1%左右，并可以实现在调速范围内恒转矩运行。由于无刷直流电动机的励磁来源于永磁体，所以不象异步机那样需要从电网吸取励磁电流；由于转子中无交变磁通，其转子上既无铜耗又无铁耗，所以效率比同容量异步电动机高10%左右，一般来说，无刷直流电动机的力能指针（ηcosθ）比同容量三相异步电动机高12%-20%。

2.3 与异步电动机的比较

.由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电动机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼（nd-fe-b）材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。

近30年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，而无刷直流电动机的电流或电枢的端电压，就是直接控制电动机转矩的物理量。过去，由于稀土永磁体价格比较高等因素，限制了稀土永磁无刷直流电动机的应用领域，但是随着技术的不断创新，其价格已迅速下降，例如，我公司推出得bs系列无刷直流电动机的售价已与异步电动机和普通变频器售价之和相差无几。稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。3稀土永磁无刷直流电动机的应用

电动机的控制实际上是转矩控制，电动机的体积大小决定于转矩的大小，所以选用电动机时，除了有关安装方式，防护等级以外，莫不以负载转矩—稳态负载转矩tl和扰动转矩δtl为中心来考虑电动机的选用。

(1)电动机的电磁转矩tm决定了电动机的体积d2l

x tm=cmd2l

其中cm称作电动机常数，它和电动机绕组绝缘等级、散热条件等密切相关。

通常标定的电动机输出功率pn是在额定转速nn下连续输出额定转矩tn乘积关系，如果pn以（w）、t以（n²m）、nn以（r/min）表示，则

pn =0.1047tn²nn＝tn²ωn

ωn是电动机的额定角速度，(rad/s)

所以，选用电动机（特别是调速应用的电动机）应该说：在xx-xx转速范围内电动机的连续额定转矩tn是多少，或者说：在最大工作转速为xxr/min电动机额定功率是多少。

对一个调速比为d=nmax/nmin恒转矩tl运行的调速电动机来说，它的输出功率从pmin=0.1047nmintl到pmax=0.1047nmaxtl，如果d=100，则最大和最小输出功率之比为100:1。对于无刷直流电动机来说，转速增加后铁耗和风摩耗近似以转速的平方关系增加，所以输入功率增加比例更大。

(2)负载的最大转矩

负载的等效转矩，teq不得超过电动机连续额定转矩，负载的最大转矩不得超过电动机的允许过载转矩, 如图5所示。

图5负载的等效转矩

(3)转动惯量

减速比i是电动机转速nm和负载转速nl之比，在不计减速机构效率时，两方功率平衡tm²nm= tl²nl，所以i= nm/nl，i= tl/tm，减速机构相当于放大了电动机的转矩，减小了电动机转速。负载转动惯量jl折算到电动机轴上的转动惯量jl’和电动机自身转动的惯量jm之和是：jl’ + jm = jl/i2+jm，如果负载质量为m，以v为速度运动，则：

1/2mv2=1/2jlω2，jl=mv2/ω2

利用jl’=jl/i2 , 得jl’+jm=jl/i2+jm=j

(4)减速比i的选择

任何瞬时，以下方程都成立

tm=tl+bω+j²dω/dt

其中tm是电动机输出转矩，tl是负载和库仑转矩之和，b是阻尼系数，j是系统转动惯量，tl、b、j都是折算到电动机轴上的等效资料，ω是电动机的角速度。对于系统转动惯量j大的系统宜选择大减速比i的减速机构。对于要求加速快而j又显著较大时，宜选用i=√jl/jm，就是选择i，使负载折算转动惯量jl’等于电动机转动惯量jm。过大的j²dω/dt容易引起负转速波动或震荡，因此应使ω缓变，避免ω突变；如果确需ω突变，则应选用伺服型系统，而不应选用任何一种类型的调速系统，如果j²dω/dt远大于tl、bω，则在停机时，无刷电动机将在发电机状态工作，在这种状态下，直流母线电压会急剧增长，危及功率器件。为此需在直流母线上增加过压放电电路或使指令电压vc缓变，使ωm逐渐降到安全角速度再切断速度指令。否则，需另加制动器以适应快速停转的需要。对于频繁启动或正反转的系统也应遵守软启动、软停止、再启动的原则，并且要核算等效电流ieq

ieq=√∑ii2²ti/∑ti ≤in

(5)多台电动机的高速同步旋转

无刷直流电动机适应多台电动机中高速同步旋转，其转速相差不超过1%。这时需多台电动机共享一个速度指令，对于多台电动机相距远时，需用v/f-f/v变换技术来传递速度指令，防止速度指令电平vc在传递中因衰减不同而引起指令误差。

(6)恒张力（f）系统

恒张力（f）系统选用无刷直流电动机作为卷绕机构动力时，电动机的最高转速

ηmax=，电动机的最大转矩tmax=f²dmax/2，其中dmin和dmax对应卷筒的最小和最大直径（m），v是卷绕物的线速度（m/min），f为恒张力（n），最大转矩tmax（n²m），负载功率p=fv/60（w）。4-无刷直流电动机特点

*容量范围大:标准品可达400kw,更大容量可以订制.*电压种类多:直流供电,交流高低电压均不受限制.*低频转矩大:低速可以达到理论转矩输出,激活转矩可以达到两倍或更高.*高精度运转:不超过1 rpm.(不受电压变动或负载变动影响).*高效率:所有调速装置中效率最高,比传统直流电机高出5~30%.*调速范围:简易型/通用型(1:10),高精度型(1:100),伺服型.*过载容量高:负载转矩变动在200%以内输出转速不变.*体积弹性大:实际比异步电机尺寸小,可以做成各种形状.*可设计成外转子电机(定子旋转).*转速弹性大:可以几10转到106转.*制动特性良好,可以选用四象限运转.*可设计成全密闭型,ip-54,ip-65,防爆型等均可.*允许高频度快速激活,电机不发烫.*通用型产品安装尺寸与一般异步电机相同,易于技术改造.5二种电机在不同控制方式下的比较二种电机在不同控制方式下的效率比较如图5所示

图5二种电机在不同控制方式下的效率比较

6--依托无刷直流电动机

图6-依托无刷直流电动机的外形图

无刷直流电动机具有高效率,高精度,高转矩三高特性,能够轻松取代带速反馈的进口矢量控制变频器(或直接转矩控制),变频电机,直流有刷电机等;同时也可以取代不需高精度定位的伺服控制器,外形图如图6所示。是目前产业自动化与节电现代化的最重要驱动装置之一。.无刷直流电机产品规范

容量范围: ~ 400 kw

极数:2 ~ 48 极

电压:直流电压,电瓶电压,单相,三相交流高低压可选.频率:50,60,400 hz ,直流.框号:标准品45~355m,非标产品欢迎订制.保护方式:ip-44/ip-54

速度指令:电位器,0~5v,4~20ma,rs-485

加减速时间:0.1 ~ 120s

绝缘等级:b级绝缘(f极可选)

控制方式:pwm(载波频率2~18 k hz)

最低转速:通用型150rpm,高精度型可更低.最高转速:100 ~ 30,000 rpm可选.转速精度:±1 rpm/最高转速

调速范围:1:10,高精度型1:100.最大转矩:150%.转矩特性:恒转矩输出特性

激活转矩:通用型:200%,电瓶车:400%,牵引电机:600%.制动转矩:20%以上,更高能力可选.返馈装置:三相霍尔(相差120°).高精度及伺服型用光码盘.基本功能:正反转,多段速度.7--无刷直流电机与传统直流有刷电机的比较

无刷直流电机因为没有碳刷与换向器,所以没有维修与保养的需要;由于采用永磁转子,没有激磁损耗的问题,综合效率高出10~20%左右(依据功率大小而定),低速转矩更大,激活转矩可达额定3倍,转速精度可达1/3000,不受电压与负载变动的影响.电机可以做成密闭型或防尘防爆型等结构.因此能够完全取代传统有刷直流电机,而且运转费用更低,没有保养维修的烦恼，无刷直流与有刷直流及欧盟cemed标准的效率比较请参见图7。.图7各种直流电机效率比较图无刷直流电机与异步机加变频器的比较

虽然当今交流变频调速非常普遍,但是变频调速受限于异步电机的低效率,电机运转在低速时转矩变小,谐波损耗大,速度变动率大,动态性能不佳等缺失;虽然采用速度死循环矢量控制或直接转矩控制变频器时其可以满足性能需要,但是购置费用偏高,而且异步电机的效率,功因,低速发热仍然无法改善.我们在注塑机行业与变频器节能改造作比较,无刷直流电机的综合节电率比交流变频要高出20%以上,注塑机没有降低生产速度(变频器降低约3%),电机温升相差20℃.在风机水泵压缩机的负载上应用,功率--速度曲线实际上应该达到三次方关系,但使用变频器驱动异步电机其曲线可能只有平方比例或稍差;采用无刷直流电机驱动其曲线可以接近三次方曲线特性,节电效果更好.典型高效率异步电机及变频器驱动后的效率曲线图如图8所示

图8效率曲线比较图

①bldcm（无刷直流电动机）

②高效率异步机

③一般异步机

④无刷直流电机控制器

⑤变频器

参考文献

[1]许大中.晶闸管无换向器电机[m].北京:科学出版社,1984

[2] 张琛.直流无刷电动机原理及应用[m].北京: 机械工业出版社，作者简介

透平发电机的工作原理 篇7

在大规模集成电路技术、网络通信技术、超精密加工技术的发展下, 各类微机电系统、微小型电子设备已经在通信、工业、医学等领域得到推广, 为了满足这一需求, 需要寻找出可再生的清洁电池, 压电振动发电机是解决这一问题的有效措施。

1 压电振动发电机工作原理

压电振动发电机是利用压电元件伴随外界振动刺激而产生形变, 使压电元件上下两个电极之间生成有差异的电荷, 从而形成电势差, 再由能量采集电路处理收集, 转换成电能。目前几种运用最广泛的压电材料是:压电单晶体、压电陶瓷、压电聚合物以及压电复合材料等。压电换能结构是压电发电机核心之一。压电换能结构可分为压电双晶片、多层叠堆形、虹形、钹形和弹珠形等。如果想要高效运用振动能量, 第一步就是研究压电换能结构, 提高其能效率。目前应用最多的是悬臂梁式换能结构, 其具有的易实现性成为研究开发中最普遍的换能结构。

2 压电振动发电机能量转换接口电路

外部振动激励的不确定性使压电发电机输出功率低、电流小, 转换过程中的损耗和产生的电压使交变电压等无法达到负载的供电要求。这样就要有特定的能量转换接口电路, 以便增多储能元件。能量转换接口电路可分为单级和多级两种。单级压电发电机接口电路是当前研究使用最多的一种, 包括经典接口电路、同步电荷提取电路、并联同步开关电感电路及串联同步开关电感电路。多级压电发电机接口电路则是利用不同的转换电路分别针对不同外部机械激励进行转换, 确保输出功率可以达到最大。但由于复杂性和不稳定性, 在这一方面始终没有太大的研究进展。

3 压电振动发电机共振频率调整策略

振动发电机想要得到最大的输出电能, 需要机械激励与内部压电元件形成共振, 且输出功率受带宽限制。当下压电振动发电机领域处理共振频率方式有两类:调节发电机固有频率与外部激励同步和发电机的带宽始终能够响应外部激励。调节发电机自身频率方法包括调节其自身的机械特性和使发电机的电学负载发生变化。机械特性调节可分为主动和被动两种调节模式。例如悬臂梁式压电振动发电机, 调节机械参数方式有调节大小、重量、弹簧伸展性和对支撑部件的负担等。通过调节固定于质量块上螺钉的位置, 改变质量块的几何中心, 压电发电机的固有频率可在180 Hz~130 Hz之间连续变化。

拓宽发电机带宽通过使用多悬臂梁结构、增加限幅器等方法能够实现。机械参数和固有频率都不同的一系列悬臂梁振动发电机合称为多悬臂梁式振动发电机。美国科学家公布其对多悬臂梁振动发电机的研究成果, 三个同尺寸不同重量的悬臂梁, 其固有频率分别为113 Hz、183 Hz及281 Hz, 发电机响应频率在10 Hz与400 Hz之间, 这样的一个组合电能输出就可以为传感器模块提供足够的能量。

4 压电振动发电机技术发展趋势

科技在不断地进步, 大规模集成电路制作技术、超精密加工技术和网络通信技术更新换代也越来越快, 压电振动发电机的研究核心和发展趋势有以下三点。

4.1 发电机机械结构

微机械加工技术已经逐渐成熟。随着人们对压电材料的持续探索, 使压电发电机走向微型化、集成化的前进道路。压电振动发电机就必须要提高能量转换效率、实现微型化并且能够兼容MEMS加工工艺。当然, 还要继续探索更优越性能的发电机以适应日益发展的现代电子技术。自适应调频、多方向能力的压电振动发电机和对发电机响应频带的研究都具有很大的价值, 是未来阶段的研究方向。

4.2 接口电路

为了降低能量接口电路对于输出电能与能量转换产生的干扰, 需要对能量接口电路进行改进, 降低其自身消耗。这就为我们继续探索更加完善地控制电路提供了方向, 使压电发电机具有更好的发展前景。

4.3 压电材料

压电材料是压电发电机的根本, 只有不断突破这一技术, 压电发电机的研究才能得以进步。压电纳米材料具有高效性、兼容性, 为实现压电振动发电机的微型化提供便利条件。医用压电发电机的要求较高, 普通材料无法满足, 必须研发可植入式新型压电材料, 为植入式医疗装置或随身低功耗电子装置提供能源。

5 结语

对压电振动发电技术的研究, 其根本就是为微小电子设备提供能源, 现在我国已经在压电振动发电领域取得很大的进展。相信会在不久的将来, 压电振动发电机能够在所有行业遍地开花, 其高效性、节能性、可再生性将带给我们更大的社会效益和经济效益。

摘要：随着科学技术的不断进步, 电子产品的日益复杂化和高端化, 传统的电池供电已不能满足现状。振动无处不在, 将其产生的能量用于发电具有很大的研究实用价值。根据发电原理可将振动发电机分为静电式、电磁式和压电式。简要概述压电式振动式发电机研究现状和未来发展趋势。

关键词：压电振动发电机,工作原理,技术趋势

参考文献

[1]单小彪, 袁江波, 谢涛, 等.不对称悬臂梁压电发电装置的实验研究[J].压电与声光, 2010 (4) .

[2]刘智, 单小彪, 袁江波, 等.Cymbal压电换能器发电性能的有限元仿真分析[J].机械设计与制造, 2010 (5) .

[3]贺学锋, 高军, 夏辉露.碰撞式微型压电风能采集器实验研究[J].纳米技术与精密工程, 2013 (3) .

透平发电机的工作原理 篇8

关键词：智能电机 控制装置 控制系统

1、智能控制及其控制目的

智能控制是自动控制领域内的一门新兴学科，模糊控制与神经网络是其中的两项关键技术，可以用来解决一些传统控制方法难以解决的问题。首先，智能控制不依赖于控制对象的数学模型，只按实际效果进行控制，在控制中有能力并可以充分考虑系统的不精确性和不确定性。其次，智能控制具有明显的非线性特征。就模糊控制而言，无论是模糊化、规则推理，还是反模糊化，从本质上来说都是一种映射，这种映射反映了系统的非线性，而这种非线性很难用数学来表达。神经网络在理论上就具有任意逼近非线性有理函数的能力，还能比其他逼近方法得到更加易得的模型。近些年来，已提出了各种基于智能控制的控制策略和控制方法，已逐步形成了一种新的控制技术。应着重指出的是，虽然将智能控制应用于伺服驱动的研究已取得了不少成果，但是还有许多理论和技术问题尚待解决。由于智能控制涉及面广，不可能具体介绍很多内容，好在这方面已有很多文献可供参考，这里希望通过举例来介绍它们的控制思想和控制方式。

2、智能电机控制系统的组成及应用

2.1逆变器

2.1.1主要电路形式选择与功率开关管的应用

现阶段，很多生产加工行业常用的是以星形三相三状态和两相导通星形三相六状态两种方式。主电路的核心部分是作用各异的逆变器功率开关管。在大功率电机的控制中，也可选择MCT，它是MOSFET与晶闸管的复合器件，具有高电压、大电流、工作频次高、控制功率小、易驱动、使用低成本集成驱动电路控制等优点。为了提高逆变器的可靠性、缩小体积，也可以采用近年来迅速发展的功率集成电路(PIC)。PIC将多个功率开关管及其快恢复二极管集成为一体。

2.1.2驱动电路的构成

在电机使用中，首先由驱动电路将控制器的输出信号进行功率放大后，才能向各功率开关管送去使其能饱和导通和可靠关断的驱动信号。随着集成电路技术的发展，现在已经把驱动电路制成有一定输出功率的专用集成电路，并且已经开始渐渐在无刷直流电动机上得到推广应用。

2.2控制器

智能电机中的控制器主要有两个概念。一个是基于专用集成电路的控制系统。就现在的市场环境来讲，国内很多生产厂家推出了不同规格和用途的无刷直流电动机控制专用集成电路。这些具有一定专利的指定电机配用的集成控制电路克服了分立元件带来的弊端，使控制电路体积小、可靠性高，对于特定环境下完成特定功能、并具有规模化生产的无刷直流电动机来说，是首选方案。但其应用范围局限性大，功能难以扩展。第二种智能电机中的控制器主要是指以微型计算机技术为核心的数模混合控制系统与全数字化控制系统。随着无刷直流电动机应用领域的应用范围越来越广，对它的实用性能也提出了更高的要求，因而其控制器由以硬件模拟电子器件为主，转向采用数字电路、单片机以及数字信号处理器方向发展，实现半数字化的数模混合控制和全数字化控制，控制规律由硬件实现转向以软件实现。

2.3智能电机控制系统在实际生产中的应用

智能电机的出现极大提高了各行业的劳动生产率，为社会的进步和经济的发展做出了巨大贡献。其应用范围已经非常广泛，而且更多应用在了高、精、尖的设备层面，例如船用空调设备、大型吊装设备、矿山开采设备、大型通风控制系统、资源探测等大型设备。在现实生活微观方面更是举不胜举，小到任何一件家用电器的系统管理控制和漏电保护，大到路边随处可见的变压器、通信网络控制及信号接收设备，无处不见智能电机控制和保护装置。在当今社会城市公共服务建设如火如荼之际，放眼城市各处，遍地都是塔吊林立，大型施工设备经常可见。自第一次工业革命以来，就逐渐掀起了机器设备带动人力劳动的一页，发展到今天，机器设备也不再需要过多人去机械的控制，已经可以走向智能化，而越来越多的研究人员和电机设备生产厂家也都开始瞄准了更高的科研要求。

3、智能控制在电机控制系统的应用

智能控制目的是控制那些難以建模的复杂过程或对象。在以电机为控制对象的交直流传动系统中，虽然直流电机数学模型很简单，交流电机经前面研究过的矢量变换也可等效为直流电机模型，同时也有比较成熟的控制方案。同时，为了进行有效的软件开发，集散控制结构对传感器的编程控制提出了新的要求。传感器配置的形式和范围大小随传感器系统的复杂性及功能的不同而变化。在制成的多传感器系统里包含基本传感器和信号处理两大部分。

虽然智能控制在电机控制系统中得到了广泛应用。但是作为技术人员，必须清醒地意识到，交流电机各种控制方法中大多要涉及定、转子电阻和电感，这些物理数值随温度、频率等变化产生变化将使控制指标达不到最佳状态，严重的还会失去高性能控制的价值。负载转动的惯量数值在某些应用中还会随施工情况产生细微改变，加上非线性因素的影响，尽管解耦控制可以将电机参量调整为完全独立的通道，但是由于拖动系统含有弹性耦合及间隙等非线性因素，使系统的鲁棒性变差，如果把智能控制与P1调节、矢量控制、直接转矩控制等方法相结合，将可获得更加优良的传动性能。在布局上应采用多环控制结构，依靠智能控制环决定系统的最终控制性能。

在电机控制中应用时，首先应根据先验系统确立模糊变量和模型集；其次要确立模糊规则和模型推理的操作算子。与这种控制方法相适应的小型生成方法主要侧重于空间电压矢量SPWM方法。在控制中要针对低速特性和电机参数特性采取相应的专家系统或在线状态观测。这样做的效果表明，它不但适应于一般变频调速特性和电机参数特性，更适应于伺服控制和机器人控制。

参考文献：

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[2]王伟.智能电动机控制器保护及其应用[J].上海电力学院学报,2011(06):66-67

[3]王江涛,刘海琴.新型永磁同步电动机无传感器智能控制系统[J].微特电机,2010(08):28-30