我們在前面的一篇文章中討論過，變頻器是用來控制異步電動機的。它們簡單、廉價、可靠，是世界范圍內(nèi)工業(yè)的主力軍。然而，最近的技術進步激勵了許多其他類型的電機的發(fā)展，這些電機也可以由變頻器控制。這些電機往往更適合于特定的應用，或因為他們更有效而被越來越多地選擇。但別忘了感應電動機的效率也在提高。一臺高效的電機意味著電機的耗熱更少，或者電機尺寸更小，但最重要的，是耗能的減少。

永磁電機（PMM）已經(jīng)存在了一段時間。從基本結(jié)構上來說，感應電動機的轉(zhuǎn)子，從原來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 永磁電機橫截面（簡化）

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

然而，控制它們并不像控制感應電動機那樣簡單。永磁同步電機的固有阻尼較小，因此產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動的趨勢更大。為了控制這一點，變頻器需要在矢量控制中運行。我們將在后面的文章中詳細介紹這一點，但可以說，使用矢量控制“動態(tài)”地控制轉(zhuǎn)矩和磁通量會使永磁同步電機運行更加平穩(wěn)。

在啟動時檢測轉(zhuǎn)子中磁鐵的位置也很有用，以實現(xiàn)平穩(wěn)啟動和良好運行。變頻器中的軟件可以做到這一點，但會導致啟動稍微延遲。

在永磁電機中，組成轉(zhuǎn)子磁鐵的稀土元素的價格和可用性一直受到關注。事實上，這并不是說它們稀有，而是因為它們的來源有限，主要是在中國。新的能源正在開發(fā)，其他磁性材料也在考慮之中，但是永磁同步電動機總是比傳統(tǒng)的感應電動機更昂貴。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。永磁電機現(xiàn)在是許多電機制造商的標準產(chǎn)品。

同步磁阻電動機（SRM）更進一步。轉(zhuǎn)子現(xiàn)在只由精細制造的鋼片組成，如圖2所示。

圖2 同步磁阻電機截面（簡化）

定子繞組產(chǎn)生的磁場磁化轉(zhuǎn)子的相應部分，就像磁鐵磁化鋼釘一樣。同樣，相互作用的磁場產(chǎn)生扭矩，從而旋轉(zhuǎn)電機。與永磁同步電機一樣，同步磁阻電機也需要精細的控制以減少轉(zhuǎn)矩脈動，因此矢量控制是首選。和永磁同步電動機一樣，幾乎沒有轉(zhuǎn)子損耗，因此電動機的效率比相應的感應電動機高，而且電動機的高成本可以憑借減少能源使用和快速的回報時間來彌補。

順便說一下，不要把同步磁阻電機和開關磁阻電機混淆。開關磁阻電機需要稍微不同的電力電子配置，也需要轉(zhuǎn)子位置反饋。他們噪音更大而且轉(zhuǎn)矩脈動更嚴重；不過，電機本身可以是非常便宜和強大的。

無刷直流電動機可以指許多不同類型的電動機（包括永磁同步電動機），原來直流電動機的換向器被諸如變頻器之類的電子開關所取代。無刷直流電機（BLDCM）本質(zhì)上與永磁同步電機相同，但從名字上通常指“由內(nèi)而外”構造的電機。也就是說，定子在電機內(nèi)部，是固定的。而包含磁鐵的轉(zhuǎn)子在外面。

圖3 無刷直流電機截面（簡化）

這種布置對于小型冷卻風扇等應用特別方便。同樣，無刷直流電機必須由某種形式的變頻器驅(qū)動。在小型風扇應用中，驅(qū)動系統(tǒng)將內(nèi)置在定子組件中，并且可以使用傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位置。這些類型的無刷直流電機由簡單的方波逆變器驅(qū)動，由傳感器反饋控制。這些電機是由交流供電，所以無刷直流是有點用詞不當。但是，當傳感器在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時通過逆變器打開和關閉每個定子繞組時，它們有點像一個帶有電子開關的直流電機，替代原來的換向器和電刷。因此他們的另一個名字，電子換向直流電機。外部帶有定子的大型無刷直流電動機的驅(qū)動方式與永磁同步電動機相同；它們可以在沒有傳感器的情況下運行，前提是變頻器可以通過矢量控制檢測轉(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)化電機性能。