我們?cè)谇懊娴囊黄恼轮杏懻撨^(guò)，變頻器是用來(lái)控制異步電動(dòng)機(jī)的。它們簡(jiǎn)單、廉價(jià)、可靠，是世界范圍內(nèi)工業(yè)的主力軍。然而，最近的技術(shù)進(jìn)步激勵(lì)了許多其他類型的電機(jī)的發(fā)展，這些電機(jī)也可以由變頻器控制。這些電機(jī)往往更適合于特定的應(yīng)用，或因?yàn)樗麄兏行Ф辉絹?lái)越多地選擇。但別忘了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率也在提高。一臺(tái)高效的電機(jī)意味著電機(jī)的耗熱更少，或者電機(jī)尺寸更小，但最重要的，是耗能的減少。

永磁電機(jī)（PMM）已經(jīng)存在了一段時(shí)間。從基本結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，從原來(lái)的由繞組嵌入鋼片組成，被一系列永磁體代替，如圖1所示。

圖1 永磁電機(jī)橫截面（簡(jiǎn)化）

對(duì)定子繞組施加變頻電源，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將與轉(zhuǎn)子中的磁鐵相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)子中沒(méi)有電流，所以沒(méi)有轉(zhuǎn)子損耗，這使得永磁同步電機(jī)效率更高，甚至體積更小。

然而，控制它們并不像控制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)那樣簡(jiǎn)單。永磁同步電機(jī)的固有阻尼較小，因此產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的趨勢(shì)更大。為了控制這一點(diǎn)，變頻器需要在矢量控制中運(yùn)行。我們將在后面的文章中詳細(xì)介紹這一點(diǎn)，但可以說(shuō)，使用矢量控制“動(dòng)態(tài)”地控制轉(zhuǎn)矩和磁通量會(huì)使永磁同步電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)。

在啟動(dòng)時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)子中磁鐵的位置也很有用，以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)和良好運(yùn)行。變頻器中的軟件可以做到這一點(diǎn)，但會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)稍微延遲。

在永磁電機(jī)中，組成轉(zhuǎn)子磁鐵的稀土元素的價(jià)格和可用性一直受到關(guān)注。事實(shí)上，這并不是說(shuō)它們稀有，而是因?yàn)樗鼈兊膩?lái)源有限，主要是在中國(guó)。新的能源正在開(kāi)發(fā)，其他磁性材料也在考慮之中，但是永磁同步電動(dòng)機(jī)總是比傳統(tǒng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)更昂貴。然而，它們效率的提高和（在某些情況下）更小的尺寸意味著許多用戶采用了它們。永磁電機(jī)現(xiàn)在是許多電機(jī)制造商的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

同步磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）更進(jìn)一步。轉(zhuǎn)子現(xiàn)在只由精細(xì)制造的鋼片組成，如圖2所示。

圖2 同步磁阻電機(jī)截面（簡(jiǎn)化）

定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁化轉(zhuǎn)子的相應(yīng)部分，就像磁鐵磁化鋼釘一樣。同樣，相互作用的磁場(chǎng)產(chǎn)生扭矩，從而旋轉(zhuǎn)電機(jī)。與永磁同步電機(jī)一樣，同步磁阻電機(jī)也需要精細(xì)的控制以減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，因此矢量控制是首選。和永磁同步電動(dòng)機(jī)一樣，幾乎沒(méi)有轉(zhuǎn)子損耗，因此電動(dòng)機(jī)的效率比相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)高，而且電動(dòng)機(jī)的高成本可以憑借減少能源使用和快速的回報(bào)時(shí)間來(lái)彌補(bǔ)。

順便說(shuō)一下，不要把同步磁阻電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)混淆。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)需要稍微不同的電力電子配置，也需要轉(zhuǎn)子位置反饋。他們?cè)胍舾蠖肄D(zhuǎn)矩脈動(dòng)更嚴(yán)重；不過(guò)，電機(jī)本身可以是非常便宜和強(qiáng)大的。

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)可以指許多不同類型的電動(dòng)機(jī)（包括永磁同步電動(dòng)機(jī)），原來(lái)直流電動(dòng)機(jī)的換向器被諸如變頻器之類的電子開(kāi)關(guān)所取代。無(wú)刷直流電機(jī)（BLDCM）本質(zhì)上與永磁同步電機(jī)相同，但從名字上通常指“由內(nèi)而外”構(gòu)造的電機(jī)。也就是說(shuō)，定子在電機(jī)內(nèi)部，是固定的。而包含磁鐵的轉(zhuǎn)子在外面。

圖3 無(wú)刷直流電機(jī)截面（簡(jiǎn)化）

這種布置對(duì)于小型冷卻風(fēng)扇等應(yīng)用特別方便。同樣，無(wú)刷直流電機(jī)必須由某種形式的變頻器驅(qū)動(dòng)。在小型風(fēng)扇應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將內(nèi)置在定子組件中，并且可以使用傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置。這些類型的無(wú)刷直流電機(jī)由簡(jiǎn)單的方波逆變器驅(qū)動(dòng)，由傳感器反饋控制。這些電機(jī)是由交流供電，所以無(wú)刷直流是有點(diǎn)用詞不當(dāng)。但是，當(dāng)傳感器在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)逆變器打開(kāi)和關(guān)閉每個(gè)定子繞組時(shí)，它們有點(diǎn)像一個(gè)帶有電子開(kāi)關(guān)的直流電機(jī)，替代原來(lái)的換向器和電刷。因此他們的另一個(gè)名字，電子換向直流電機(jī)。外部帶有定子的大型無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式與永磁同步電動(dòng)機(jī)相同；它們可以在沒(méi)有傳感器的情況下運(yùn)行，前提是變頻器可以通過(guò)矢量控制檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置和速度。變頻器可以產(chǎn)生更像方波的波形，以優(yōu)化電機(jī)性能。