电机扭矩原理

电机输出的扭矩与电动机的转速和功率有关。

P=T*ω(功率=扭矩*角速度)

T=9550P/n 此公式为工程上常用的：扭矩；功率；转速三者关系的计算公式。

式中：T--扭矩（单位：N.M) 9550-把它当作一常数吧（不必追究其来源） P--电机的功率（单位：kW）

n--输出的转速（单位：转/分）

常数9550的来历：T完成的功也就是电动机输出的功。

T=FR①

P=FV②

V=2πR*n/60③

把③带入②得

P=nπRF/30④

公式①÷④(扭矩除以功率得到什么？)

把公式④转换一下 F=30P/nπR ⑤

把公式⑤代入公式①中可以得到T=30P/nπ=9.55P/n

所以T=9550P/n

其中： r为机轴的半径

F为机轴对负载的力

2πr*F机轴转动一周所做的功

T=r*F

注：需要注意的是：若通过减速机计算扭矩时，要考虑齿轮传动效率损失的因素。

供参考！

电机扭矩即电动机的输出扭矩，又称电机转矩，和电机的输出功率有关，常用单位是N*m（牛*米），

其它还包括:mN*m(毫牛*米)、KN*m(千牛*米)、Oz*In(盎司*英寸)、kg*cm(公斤*厘米)、Gr*cm(克*厘米)、Lb*Ft(磅*英尺)、Lb*In(磅*英寸)、Oz*Ft(盎司*英尺)

100 Oz*In = 0.706 N*m

1Lb=0.4536kg

1Ft=0.3048m

1Ft=12In

1Lb*Ft=0.13826kg*m

1Lb*In=0.1129N*m

电机扭矩采用专用测试设备进行测试，通常由测试软件控制测试硬件系统组成，常用测试原理框图见图1：2100433B

一种永磁同步电机扭矩输出控制系统专利目的

为解决2013年12月前永磁同步电机扭矩控制系统因难以对电机电感准确地标定和辨识而造成对电机输出扭矩的控制会产生较大偏差的技术问题，该发明提出一种永磁同步电机扭矩输出控制系统。

一种永磁同步电机扭矩输出控制系统技术方案

《一种永磁同步电机扭矩输出控制系统》包括依次电连接的调制模块、逆变器和永磁同步电机，其特征在于还包括：

3/2变换模块：用于对电机的三相输出电流进行3/2变换，输出磁通电流反馈值和扭矩电流反馈值；扭矩计算模块：用于根据磁通电流反馈值和扭矩电流反馈值计算出电机扭矩实际输出值；需求电流计算模块：用于根据输入的电机扭矩输出需求值计算出该需求值对应的磁通电流需求值和扭矩电流需求值；扭矩比较器：用于计算电机扭矩输出需求值与电机扭矩输出实际值的差值；扭矩电流补偿积分调节模块：用于对电机扭矩输出需求值与电机扭矩输出实际值的差值进行积分调节，计算出扭矩电流补偿值；扭矩电流加法器：用于计算扭矩电流需求值与扭矩电流补偿值的和值，即为扭矩电流参考值；磁通电流计算模块：用于根据磁通电流需求值、扭矩电流需求值和扭矩电流参考值计算出磁通电流参考值；扭矩电流比较器：用于计算扭矩电流参考值与扭矩电流反馈值的差值；磁通电流比较器：用于计算磁通电流参考值与磁通电流反馈值的差值；和电流PI调节模块：用于根据扭矩电流参考值与扭矩电流反馈值的差值以及磁通电流参考值与磁通电流反馈值的差值分别计算出电机同步旋转坐标下d轴电压和q轴电压，并将两电压值送入调制模块。

进一步的，需求电流计算模块包括：电极电感计算单元：用于根据电机直轴和交轴电感的饱和特性计算不同电机电流下对应的电机电感；和电流需求值计算单元：以最大扭矩电流比为控制目标，计算电机扭矩输出需求值对应的磁通电流需求值和扭矩电流需求值。

进一步的，磁通电流计算模块用于按如下公式计算：is_ref1=sqrt（id_ref1^2 iq_ref1^2），id_ref2=sqrt（is_ref1^2-iq_ref2^2）；其中，is_ref1为磁通电流需求值和扭矩电流需求值确定的定子电流需求值，id_ref1为磁通电流需求值，iq_ref1为扭矩电流需求值，id_ref2为磁通电流参考值，iq_ref2为扭矩电流参考值。

进一步的，扭矩计算模块用于按如下公式计算：T_fdb=1.5*np*iq_fdb*（φ-（Ld-Lq）*id_fdb）其中，T_fdb为电机扭矩实际输出值；id_fdb为磁通电流反馈值；iq_fdb为扭矩电流反馈值；Ld为id_fdb下的直轴电感；Lq为iq_fdb下的交轴电感；np为电机极对数；φ为电机永磁链。

进一步的，扭矩补偿积分调节模块包括相连接的积分电路和限幅电路。

进一步的，调制模块为SVPWM（SpaceVectorPulseWidthModulation，空间矢量脉宽调制）调制模块。

一种永磁同步电机扭矩输出控制系统改善效果

《一种永磁同步电机扭矩输出控制系统》在控制扭矩输出的基础上，以实际输出扭矩为目标，计算出扭矩偏差，用扭矩偏差去修正磁通电流和扭矩电流的匹配关系，使得电机扭矩输出跟踪目标扭矩。《一种永磁同步电机扭矩输出控制系统》在得到电机电感参数进行最大扭矩电流比控制中，使用计算的反馈扭矩和目标需求扭矩的偏差进行积分调节，进行扭矩电流的补偿，从而动态跟踪目标需求扭矩，既避免了工程离线标定扭矩的复杂过程，又解决了电感参数标定不准带来的扭矩精度问题，并且工程上实现方便实用。

2018年12月20日，《一种永磁同步电机扭矩输出控制系统》获得第二十届中国专利优秀奖。

1.《一种永磁同步电机扭矩输出控制系统》包括依次电连接的调制模块、逆变器和永磁同步电机（01），其特征在于还包括：3/2变换模块（02）：用于对电机的三相输出电流进行3/2变换，输出磁通电流反馈值和扭矩电流反馈值；扭矩计算模块（03）：用于根据磁通电流反馈值和扭矩电流反馈值计算出电机扭矩实际输出值；需求电流计算模块（04）：用于根据输入的电机扭矩输出需求值计算出该需求值对应的磁通电流需求值和扭矩电流需求值；扭矩比较器（05）：用于计算电机扭矩输出需求值与电机扭矩实际输出值的差值；扭矩电流补偿积分调节模块（06）：用于对电机扭矩输出需求值与电机扭矩实际输出值的差值进行积分调节，计算出扭矩电流补偿值；扭矩电流加法器（07）：用于计算扭矩电流需求值与扭矩电流补偿值的和值，即为扭矩电流参考值；磁通电流计算模块（08）：用于根据磁通电流需求值、扭矩电流需求值和扭矩电流参考值计算出磁通电流参考值，磁通电流计算模块（08）用于按如下公式计算：is_ref1=sqrt（id_ref1^2 iq_ref1^2），id_ref2=sqrt（is_ref1^2-iq_ref2^2）；其中，is_ref1为磁通电流需求值和扭矩电流需求值确定的定子电流需求值，id_ref1为磁通电流需求值，iq_ref1为扭矩电流需求值，id_ref2为磁通电流参考值，iq_ref2为扭矩电流参考值；扭矩电流比较器（09）：用于计算扭矩电流参考值与扭矩电流反馈值的差值；磁通电流比较器（10）：用于计算磁通电流参考值与磁通电流反馈值的差值；和电流PI调节模块（11）：用于根据扭矩电流参考值与扭矩电流反馈值的差值以及磁通电流参考值与磁通电流反馈值的差值分别计算出电机同步旋转坐标下d轴电压和q轴电压，并将两电压值送入调制模块。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：需求电流计算模块（04）包括：电机电感计算单元：用于根据电机直轴和交轴电感的饱和特性计算不同电机电流下对应的电机电感；和电流需求值计算单元：以最大扭矩电流比为控制目标，计算电机扭矩输出需求值对应的磁通电流需求值和扭矩电流需求值。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：扭矩计算模块（03）用于按如下公式计算：T_fdb=1.5*np*iq_fdb*（φ-（Ld-Lq）*id_fdb）其中，T_fdb为电机扭矩实际输出值；id_fdb为磁通电流反馈值；iq_fdb为扭矩电流反馈值；Ld为id_fdb下的直轴电感；Lq为iq_fdb下的交轴电感；np为电机极对数；φ为电机永磁链。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：扭矩电流补偿积分调节模块（06）包括相连接的积分电路和限幅电路。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：调制模块为SVPWM调制模块。