飞轮储能系统用集成式电动/发电机分析研究-第3页-北极星储能网

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PMSM与普通同步电机工作原理相同，输入定子的是三相正弦波电流，所以谐波成分较少，可降低铁耗。与感应电机相比，PMSM不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因数(可达到1甚至容性)，可以减少定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时，没有转子电阻损耗及其他相应的损耗，从而使其效率比同规格感应电动机提高2~8个百分点。

BLDCM结构特点突出，性能优越。首先，气隙磁场为梯形波，由于矩形波电流和矩形波磁场的相互作用，在电流和反电势同时达到峰值时，能产生很大的电磁转矩，且散热好，提高了负载密度和功率密度。

其次，普通直流电机的电刷和机械式换向器被逆变器和转子位置检测器代替。

再次，在原理和控制方式上，基本与直流电动机系统类似，所以比PMSM控制简单，且逆变器产生方波比正弦波容易，控制系统的成本会大大降低。

总的来说，永磁电机普遍具有体积小，质量轻，损耗少，效率低，形状和尺寸灵活等优点。但是永磁体的应用，存在失磁和退磁的可能，所以需要进行最大去磁工作点的校核计算，且不断开发高性价比的永磁材料。同时，永磁同步发电机制成后，气隙磁场调节困难，也限制了该电机的应用。当作为飞轮储能系统中的集成式电机，由于转速极高，空载时的铁耗是损耗的主要部分，需要重点分析。

3.3开关磁阻电机

开关磁阻(SR)电机为双凸极结构，基于磁阻最小原理工作。SR电机一般用作电动机，当由电动机状态转变为发电机状态时，需要激磁(与异步电机单机运行情况相同)，最终可获得足够高的电动势，输出足够高的电压，达到发电的目的。因此，SR电机应该兼有电动和发电的特性。与各类同步电机以及异步电机相比，首先，SR电机转子无永磁体，不存在高温退磁现象，空载时也没有励磁磁场造成的铁磁损耗，提高了运行的可靠性及效率;其次，电机结构简单、坚固，制造成本低，可工作于极高转速。

在调速上，异步电动机要取得与直流电机相近的调速特性，需采用复杂的矢量控制系统，而开关磁阻电机通过调节开通度、关断度、电压和电流即可，控制简单灵活。一直以来，SR电机由于直、交轴电抗比值不能造的较大，所以性能比异步电机低劣，但是采取了特殊的转子结构——轴向叠片各向异性转子(ALA转子)，SR电机的性能得以提高，在飞轮储能系统中的应用研究也逐渐增多。

3.4通用电机小结

对于通用电机，飞轮储能系统工作在高速发电模式，从功率密度和效率来看，电机选择次序为：永磁电机、感应电机和磁阻电机;从转子机械特性来看，其次序需要颠倒过来，即：磁阻电机、感应电机和永磁电机[3]。在确定高速电机结构型式时，需要对其电磁和机械特性、控制方式和功率变换系统进行综合对比研究。

4其他电机

4.1单极电机

单极电机(同极电机或非周期电机)，是感应子电机的一种，通常其转子没有绕组，只有若干作有规则分布的凸出部分，而其定子装有相互间作适当排列的主绕组和励磁绕组，也可用永久磁铁而不用励磁绕组。

原标题：飞轮储能系统用集成式电动/发电机分析研究

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