前言ﻪ　

永磁同步电机（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ　Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｏｔｏｒ，　ＰＭＳＭ）在低速运行时出现抖动是一个复杂的问题，也是难点，涉及电机设计、制造、控制策略以及运行环境等多个方面。本文主要从控制的方面进行梳理。

同时电机的堵转也是电机控制的难点， 永磁同步电机堵转是指电机在通电后，转子无法正常旋转或停止转动的现象。

本文主要来讲述这两种现象的原因及解决方案，主要目录如下：

• 永磁同步电机低速抖动的原因ﻪ　　
• 永磁同步电机低速抖动解决方法
• 解决低速抖动项目实战总结
• 永磁同步电机堵转的原因
• 永磁同步电机堵转的解决方法

• 解决堵转项目实战总结

永磁同步电机低速抖动的原因：

１．　电机结构与设计因素

ａ．　转子不平衡

转子不平衡是电机抖动的一个常见原因。在制造过程中，如果转子的质量分布不均匀，或者安装时未能精确对中，都会导致电机在运行时产生振动。这种振动在低速时尤为明显，因为此时电机的惯性力较小，不平衡的影响更为突出。

ｂ．　磁极不对称

永磁同步电机的磁极设计应尽可能对称，以确保磁场分布的均匀性。然而，由于制造过程中的误差或材料特性的差异，磁极可能会出现不对称现象，导致电机在低速运行时产生转矩波动，进而引发抖动。

ｃ．　轴承问题

轴承的精度和润滑状态对电机的运行稳定性有重要影响。如果轴承磨损严重或润滑不良，会导致电机在运行时产生额外的摩擦和振动，特别是在低速时更为明显。

２．　控制系统因素

ａ．　电流和电压限幅

在ＦＯＣ（Ｆｉｅｌｄ－Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，磁场定向控制）控制策略中，为了保护电机和逆变器，通常会设置电流和电压的限幅值。然而，当电机运行在低速高负荷状态时，这些限幅值可能会限制电机的输出能力，导致电机扭矩的不平稳，进而引发抖动。

ｂ．　控制参数设置不当

控制系统中各种参数的设置对电机的运行性能有直接影响。例如，电流环和电压环的带宽设置不合理、扭矩滤波时间设置不当等，都可能导致电机在低速运行时出现抖动。

ｃ．　编码器故障

编码器用于检测电机的位置和速度信息，是控制系统中的重要组成部分。如果编码器出现故障或精度下降，会导致控制系统无法准确控制电机的运行，从而引发抖动。

３．　安装与使用环境因素

ａ．　安装不稳定

电机的安装稳定性对其运行性能有重要影响。如果电机安装不牢固或基础不平整，会导致电机在运行时产生额外的振动和噪声。

ｂ．　负载匹配不合理

电机与负载之间的匹配关系对电机的运行稳定性有直接影响。如果负载过大或过小，或者负载的波动范围较大，都会导致电机在运行时出现抖动。

ｃ．　环境温度过高

永磁同步电机在高温环境下运行时，永磁体的性能可能会下降，导致磁场强度减弱和转矩波动增大，进而引发抖动。

永磁同步电机低速抖动解决方法

１．　优化电机结构与设计

ａ．　提高转子平衡精度

在制造过程中，应严格控制转子的质量分布和加工精度，确保转子的平衡性。同时，在安装过程中应进行精确的对中操作，以减少因转子不平衡引起的振动。

ｂ．　优化磁极设计

通过优化磁极的形状、尺寸和排列方式，可以减小磁极不对称对电机性能的影响。此外，还可以采用高性能的永磁材料来提高磁场的均匀性和稳定性。

ｃ．　选用高质量轴承

选用高精度、长寿命的轴承，并定期检查和维护轴承的润滑状态，以确保电机在运行时能够保持较低的摩擦和振动。

２．　调整控制系统参数

ａ．　合理设置电流和电压限幅值

根据电机的实际运行情况和负载特性，合理设置电流和电压的限幅值，以确保电机在低速高负荷状态下仍能保持稳定的输出能力。

ｂ．　优化控制参数

通过调整电流环和电压环的带宽、扭矩滤波时间等控制参数，可以减小电机在低速运行时的转矩波动和抖动现象。此外，还可以采用先进的控制算法（如自适应控制、模糊控制等）来提高控制系统的稳定性和响应速度。

ｃ．　检查和更换编码器

定期检查编码器的工作状态和精度，如有需要应及时更换新的编码器。同时，还可以采用冗余编码器或双编码器系统来提高系统的可靠性和容错性。

３．　改善安装与使用环境

ａ．　确保安装稳定

在安装电机时，应确保基础平整、牢固且具有一定的刚度。同时，还应采用合适的减震措施来减小电机在运行时产生的振动和噪声。

ｂ．　合理匹配负载

根据电机的额定功率和负载特性，合理匹配负载的大小和波动范围。在负载变化较大的情况下，可以采用变频调速或软启动等方式来减小对电机性能的影响。

ｃ．　控制环境温度

在电机运行过程中，应密切关注环境温度的变化情况，并采取适当的散热措施来降低电机的运行温度。同时，还应避免将电机长时间暴露在高温或潮湿的环境中运行。

解决低速抖动项目实战总结：

项目实战原因：

• 电流传感器或解码损坏；
• 电机安装倾角过大或过小；
• 电机轴和减速器间隙较大；
• 共振；
• ＶＣＵ力矩指令不够平滑或ＭＣＵ力矩步长过大；

项目实战解决方案：

• 主动ｄａｍｐｉｎｇ；

• 电机转速和电机转速滤波后的低频转速做差，乘以一定的比例系数补偿转速的波动。
• 通常电机轴和车辆之间的弹性震荡频率为５－１０ＨＺ，刚性震荡频率为２－３ｈｚ。
• 切换到速度环同时根据油门信号限制速度输出力矩的幅值；
• ＶＣＵ做速度闭环处理；

永磁同步电机堵转的原因：

永磁同步电机堵转是指电机在通电后，转子无法正常旋转或停止转动的现象，原因如下：

供电电源问题：

• 电源电压波动大或不稳定，导致电机无法获得稳定的驱动力。

• 电缆电阻大或线路接触不良，造成电机输入电压降低，影响电机启动和运行。

机械问题：

• 电机轴承损坏或润滑不良，导致轴承卡死或转动不灵活。

• 电机轴承间隙过大，使得转子在旋转过程中产生过大的晃动或偏移。

• 机械负载过重，超过电机的承载能力，导致电机无法启动或转动。

• 定子铁芯与转子铁芯之间严重偏心，使定转子铁芯直接卡死。

电机控制器问题：

• 电机控制器的控制逻辑出现问题，导致无法正确控制电机的启动和运行。

• 控制器芯片故障或损坏，影响控制信号的输出和执行。

电机温度过高：

• 电机长时间运行或散热不良，导致电机内部温度过高，磁力变弱，从而失去转动力。

负载方面的原因：

• 电机严重超载，启动扭矩远远小于负载运行所需要的扭矩，导致电机无法启动或转动。

永磁同步电机堵转解决方法：

检查供电电源：

• 确保电源电压稳定，无大幅波动。

• 检查电缆电阻和线路连接情况，确保线路接触良好，电阻值在合理范围内。

检查机械问题：

• 检查电机轴承是否损坏或润滑不良，如有问题及时更换或加注润滑油。

• 检查轴承间隙是否过大，如过大需调整或更换轴承。

• 检查机械负载是否过重，如过重需减轻负载或更换更大功率的电机。

• 检查定子铁芯与转子铁芯的偏心情况，如有严重偏心需进行校正或更换相关部件。

检查电机控制器：

• 检查电机控制器的控制逻辑是否正确，如有错误需重新编程或调整控制参数。

• 检查控制器芯片是否故障或损坏，如有问题需及时更换控制器芯片或整个控制器。

降低电机温度：

• 清洁电机散热器，确保散热效果良好。

• 在高温环境下运行时，可采取强制冷却措施，如安装风扇或水冷系统等。

调整负载：

• 如电机因负载过重而堵转，需调整负载至电机所能承受的范围内。