永磁同步电机高精度控制及高效节能控制技术研究
《2024年永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》范文
《永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》篇一摘要：随着科技的发展和工业自动化水平的不断提高，永磁同步电机因其高效率、高精度和良好的控制性能被广泛应用于工业领域。
本文详细探讨了永磁同步电机矢量控制系统的基本原理，深入研究了其系统设计、实现过程及其在实际应用中的表现。
通过分析永磁同步电机的工作特性，我们提出了一种先进的矢量控制策略，以优化电机控制系统的性能。
一、引言永磁同步电机（PMSM）作为现代电机技术的代表，因其结构简单、高效和可靠性高等特点，在电动汽车、工业机器人等领域得到广泛应用。
为了满足高性能应用需求，开发高效的控制系统是关键。
本文研究的重点在于矢量控制系统的设计与优化，通过这种控制系统能够更精确地控制电机的工作状态和输出。
二、永磁同步电机的工作原理与特性永磁同步电机由定子和转子两部分组成，其工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律。
转子上的永磁体产生恒定磁场，而通过调节定子电流产生的磁场与转子磁场同步，从而驱动电机转动。
PMSM具有高效率、高转矩/质量比和高速度等特点，且能在宽广的调速范围内运行。
三、矢量控制系统的基本原理与优势矢量控制技术是现代电机控制的核心技术之一。
它通过精确控制电机的电流和电压，实现对电机转矩的精确控制。
与传统的标量控制相比，矢量控制具有更高的控制精度和更好的动态响应性能。
在永磁同步电机中应用矢量控制技术可以大大提高电机的效率和输出转矩性能。
四、永磁同步电机矢量控制系统的设计与实现本节将详细描述矢量控制系统设计的各个环节，包括硬件设计、软件算法以及整体系统架构的设计。
在硬件设计部分，包括电机的选择、驱动器的设计以及传感器配置等；在软件算法部分，将详细介绍矢量控制的算法原理和实现过程；在整体系统架构设计部分，将讨论如何将硬件与软件相结合，形成一个高效稳定的控制系统。
五、系统性能分析与优化本节将通过实验数据和仿真结果来分析系统的性能表现，并针对可能存在的问题进行优化。
我们将通过对比优化前后的系统性能指标（如响应速度、稳态误差等），来验证优化措施的有效性。
永磁同步电机技术研究及开发
永磁同步电机技术研究及开发随着电动汽车、风力发电等新能源行业的不断发展，永磁同步电机技术也在快速发展。
永磁同步电机具有高效、高性能和低噪音等优点，已经得到了广泛的应用和研究。
本文将介绍永磁同步电机技术的研究及开发情况，并探讨其未来发展趋势。
一、永磁同步电机技术的研究历程永磁同步电机源于交流异步电机，与异步电机相比，具有高效、高功率密度、高精度控制、低转矩脉动和低噪音等优势。
早期的永磁同步电机采用传统的机械式换向器进行换向，存在换向器寿命短、维护成本高等问题，而随着现代电子技术的发展，无刷永磁同步电机（BLDC）应运而生。
BLDC电机采用电子式换向，取代了传统的机械式换向器，具有寿命长、维护成本低的优点。
接着，随着永磁材料技术的不断进步，出现了一种新型的永磁材料——稀土永磁材料（NdFeB），它具有高磁能积、高抗腐蚀性、高稳定性等特点，广泛应用于永磁同步电机领域，进一步提高了永磁同步电机的性能。
二、永磁同步电机的应用领域永磁同步电机已经广泛应用于各种领域，如电动汽车、风力发电、工业控制及家电等。
其中，电动汽车是永磁同步电机的主要应用领域之一。
永磁同步电机具有高效、高功率密度和低噪音等优点，可以有效提高电动汽车的续航里程和动力输出，满足用户对电动汽车节能、环保的需求。
三、永磁同步电机技术的未来趋势未来，永磁同步电机将继续向高效、高性能和低成本的方向发展。
随着永磁材料技术不断进步，永磁同步电机的功率密度和效率将得到进一步提高，同时成本将进一步降低。
另外，永磁同步电机还将进一步应用于工业控制领域，提高生产效率和质量。
同时，随着人们对环保和节能的要求越来越高，永磁同步电机在家电和能源领域的应用也将得到进一步拓展。
四、永磁同步电机技术研究的挑战尽管永磁同步电机技术在多个领域得到了广泛应用，但也存在一些技术瓶颈和挑战。
例如，永磁同步电机需要高精度的转子定位控制，但转子因温度变化而引起的热膨胀和机械松动导致转子震动，这将影响电机的精度和寿命。
高效节能电机研究报告
高效节能电机研究报告摘要：本文介绍了高效节能电机的研究现状及未来发展趋势。
首先介绍了高效节能电机的定义和意义，接着分析了高效节能电机的技术特点，包括优化电机结构、采用新型材料、提高电机转换效率等方面。
然后综述了高效节能电机的发展历程，从传统异步电机到永磁同步电机，再到新型电机如感应电机和开关磁阻电机的研究进展。
最后探讨了高效节能电机未来的研究方向和发展趋势，包括智能化控制、电机系统集成、绿色材料应用等方面。
关键词：高效节能电机，异步电机，永磁同步电机，感应电机，开关磁阻电机，智能化控制，电机系统集成，绿色材料应用。
一、引言随着能源需求的增长和环境污染的日益严重，高效节能电机已成为当今电机行业的研究热点和发展方向。
高效节能电机具有优良的节能性能和环保性能，对于推动能源节约和环境保护具有重要作用。
因此，高效节能电机的研究和发展已成为电机行业不可忽视的重要课题。
二、高效节能电机的定义和意义高效节能电机是指通过优化电机结构、采用新型材料、提高电机转换效率等技术手段，使电机在满足特定工作条件下能够达到更高的能源利用效率和更低的能源消耗。
高效节能电机具有以下几方面的意义：1、节能减排。
高效节能电机能够降低电机的能耗和环境污染，达到节能减排的目的。
2、提高经济效益。
高效节能电机能够有效降低电机的运行成本，提高经济效益。
3、促进产业升级。
高效节能电机的研究和应用能够推动电机行业的技术进步和产业升级。
三、高效节能电机的技术特点高效节能电机具有以下几方面的技术特点：1、优化电机结构。
通过优化电机结构设计，如减小电机转子和定子之间的间隙、增加定子和转子的铁芯截面积等手段，能够提高电机效率。
2、采用新型材料。
采用新型材料如高温超导体、磁性纳米材料等，能够提高电机的性能和效率。
3、提高电机转换效率。
通过减小电机的损耗，如铜损、铁损等，能够提高电机的转换效率。
四、高效节能电机的发展历程高效节能电机的发展历程主要经历了以下几个阶段：1、传统异步电机。
飞轮储能系统高速永磁同步电动发电机控制关键技术研究
飞轮储能系统高速永磁同步电动发电机控制关键技术研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，飞轮储能系统作为一种新型储能技术，凭借其高功率密度、快速充放电、长寿命等优势，逐渐受到业界的广泛关注和深入研究。
高速永磁同步电动发电机作为飞轮储能系统的核心部件，其控制技术的优劣直接影响到整个系统的性能与稳定性。
对高速永磁同步电动发电机控制关键技术的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文旨在深入研究飞轮储能系统中高速永磁同步电动发电机的控制技术，针对其高速旋转、高功率密度、高精度控制等特点，探索有效的控制策略和优化方法。
对高速永磁同步电动发电机的基本原理和结构特点进行详细介绍，为后续的控制技术研究奠定理论基础。
重点分析现有控制技术的优缺点，并针对存在的问题提出改进方案。
在此基础上，结合先进的控制理论和技术手段，设计高效的控制算法，实现对高速永磁同步电动发电机的高效、稳定控制。
通过仿真和实验验证所提控制技术的有效性和可行性，为飞轮储能系统的实际应用提供有力支持。
本文的研究内容不仅有助于推动飞轮储能技术的发展和应用，也为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。
同时，本文的研究成果对于提高我国在新能源和储能技术领域的自主创新能力和核心竞争力具有重要意义。
二、飞轮储能系统概述飞轮储能系统（Flywheel Energy Storage System，FESS）是一种基于机械能储存与释放原理的新型储能技术。
其基本原理是，通过高速旋转的飞轮将电能转化为机械能进行储存，当需要能量时，飞轮减速将机械能再转化回电能。
这种储能方式具有响应速度快、效率高、寿命长、维护成本低等优点，因此在电力调峰、分布式能源、不间断电源等领域具有广泛的应用前景。
飞轮储能系统的核心部件是高速永磁同步电动发电机（HighSpeed Permanent Magnet Synchronous MotorGenerator，HSPMSG）。
永磁同步电机直接转矩控制技术研究
永磁同步电机直接转矩控制技术研究永磁同步电机（PMSM）是一种采用永磁铁作为励磁源的同步电机，具有体积小、功率密度高、效率高等特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
永磁同步电机直接转矩控制技术则是一种对永磁同步电机进行精确控制的技术手段，能够实现高性能的驱动系统。
本文将对永磁同步电机直接转矩控制技术进行深入研究，探讨其原理、特点、应用领域及发展前景。
永磁同步电机直接转矩控制技术是一种高性能的电机控制技术，其原理是通过对电机的电流和磁通进行精确控制，来实现对电机转矩的直接控制。
与传统的矢量控制技术相比，直接转矩控制技术具有响应速度快、动态性能好、稳态性能高等优点，能够更好地满足现代工业对电机控制精度和效率的要求。
永磁同步电机直接转矩控制技术的特点主要包括以下几点：1. 高精度直接转矩控制技术能够实现对电机转矩的精确控制，可以满足工业生产对电机运行精度的要求，特别是对于需要频繁启动和停止的应用场合，直接转矩控制技术能够快速响应并实现精确控制。
2. 响应速度快直接转矩控制技术通过对电机的电流和磁通进行精确控制，能够实现对电机转矩的快速调节，在瞬态响应和动态性能方面表现出色。
3. 高效节能直接转矩控制技术能够减小电机的功率损耗，提高电机的效率，从而实现节能降耗的目的，对于需要长时间运行的工业设备来说，可以大大降低能耗成本。
4. 系统稳定性好直接转矩控制技术能够提高电机系统的稳态性能，减小系统的振动和噪音，提高系统的运行稳定性，保证设备的安全可靠运行。
目前，永磁同步电机直接转矩控制技术已经在许多工业领域得到了广泛的应用。
电动汽车、轨道交通、风力发电、工业机械等领域是其主要应用领域。
随着清洁能源和高性能电气驱动技术的发展，永磁同步电机直接转矩控制技术将在未来得到更加广泛的应用。
在永磁同步电机直接转矩控制技术的研究方面，还存在一些亟待解决的技术难题。
如何进一步提高电机的控制精度和响应速度、如何降低系统的成本和复杂度、如何提高系统的可靠性和稳定性等。
《具有扭矩反馈的永磁同步电机驱动控制器的开发与研究》
《具有扭矩反馈的永磁同步电机驱动控制器的开发与研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，对电机驱动系统的性能要求日益提高。
永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高功率密度和良好的调速性能，在工业自动化、电动汽车及航空航天等领域得到广泛应用。
具有扭矩反馈的永磁同步电机驱动控制器，能实现更为精确的电机控制，提高系统的动态性能和稳定性。
本文旨在探讨具有扭矩反馈的永磁同步电机驱动控制器的开发与研究，为相关领域的研究和应用提供参考。
二、永磁同步电机基本原理与特性永磁同步电机依靠永久磁场和定子上的电流磁场之间的相互作用，实现电机转子的同步旋转。
其特点包括高效率、高功率因数、低能耗等。
同时，由于没有电励磁系统，其结构相对简单，维护成本较低。
三、扭矩反馈系统的重要性扭矩反馈系统在永磁同步电机驱动控制器中扮演着重要角色。
通过实时监测电机的扭矩输出，可以有效地对电机进行控制，提高系统的动态响应速度和稳定性。
此外，扭矩反馈还能帮助系统实现精确的速度和位置控制，满足复杂工况下的应用需求。
四、具有扭矩反馈的永磁同步电机驱动控制器开发1. 硬件设计：- 控制器硬件主要包括微处理器、功率转换电路、电流传感器、扭矩传感器等。
- 微处理器负责处理传感器信号，控制功率转换电路，实现电机的精确控制。
- 功率转换电路将直流电源转换为交流电源，驱动电机运行。
- 电流传感器和扭矩传感器实时监测电机的电流和扭矩输出，为控制器提供反馈信号。
2. 软件算法：- 控制器软件算法包括扭矩观测器、控制器算法、通信协议等。
- 扭矩观测器通过算法估计电机的扭矩输出，提供给控制器作为反馈信号。
- 控制器算法根据电机的实时状态和设定的控制目标，计算控制信号，驱动电机运行。
- 通信协议用于控制器与上位机之间的数据传输和指令交互。
五、研究现状与挑战目前，具有扭矩反馈的永磁同步电机驱动控制器在理论研究和实际应用方面均取得了一定的成果。
然而，仍存在一些挑战需要解决，如扭矩传感器的精度和稳定性问题、控制算法的优化和改进等。
例子-永磁直线同步电动机关键技术的研究
永磁直线同步电动机关键技术的研究第1章绪论1.1课题的背景与意义随着科学技术进步，高效率、高精度、高柔化和绿色化成为机械加工的重要发展方向。
切削加工的发展方向是高速切削加工。
一方面，高速加工不仅极大提高了机械加工生产效率，而且可降低切削力 30%以上，尤其径向切削力大幅度减小，同时 95%-98%的切削热被切屑带走，加工零件的热变形小，振荡频率高，工作平稳，有利于提高加工零件的光洁度，从而极大地提高了加工零件的质量及互换性;另一方面，超微细加工及科学实验对精密加工提出了越来越高的要求。
实现高速、精密加工的基本条件是:要有性能优良的高速精密机床。
为了保证进给量不变，确保零件的加工精度，表面质量和刀具耐用度，驱动系统的速度也必须相应提高;同时，进给系统的行程一般比较小，也要求驱动系统具有高的加(减)速度，以缩短启动、变速、停止的过渡时间。
因此，研制新型高速精密驱动系统是国内外的研究热点。
在工业发达国家，高速切削技术正成为切削加工的主流技术。
根据 1992年国际生产工程研究会(CLRP)年会主题报告的定义，高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5-10倍的切削加工。
目前，多数数控机床的进给系统，采用旋转伺服电机驱动滚珠丝杠。
为了适应高速精密加工的要求，一些厂商采用了不同的措施不断改进滚珠丝杠的结构和性能，如日本MAZAK公司的FF66O卧式加工中心采用高速滚珠丝杠副驱动系统，其速度达 1.5m/s，加速度为1.5g，重复精度达0.002mm 。
但滚珠丝杠驱动系统需中间环节(如联轴器、滚珠丝杠、螺母等)传动，存在很多缺点，如存在反向死区、螺距误差引起误差传递、由于摩擦磨损而导致的精度渐变、附加惯量大、弹性变形引起爬行，以及位置、速度、加速度受限于丝杠的机械特性(刚度、临界速度)等，进一步改进高速精密滚珠丝杠驱动系统，有着不可克服的困难。
所以机床上传统的“旋转电机+滚珠丝杠”进给传动方式，由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快速定位精度等方面很难有突破性的提高，已无法满足超高速切削、超精密加工对机床进给系统伺服性能提出的更高要求。
《2024年永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究》范文
《永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究》篇一一、引言随着电力电子技术的飞速发展，永磁同步电机（PMSM）作为高效、节能的电机驱动系统，在工业、交通、航空航天等领域得到了广泛应用。
然而，永磁同步电机的性能和效率受到其参数辨识和控制策略的深刻影响。
因此，对永磁同步电机的参数辨识及控制策略进行研究，对于提高电机性能、优化系统运行具有重要意义。
二、永磁同步电机参数辨识1. 参数辨识的重要性永磁同步电机的性能和运行状态受到其参数的影响，如电感、电阻、永磁体磁链等。
准确的参数辨识对于电机的控制、优化设计以及故障诊断具有重要意义。
2. 参数辨识方法（1）传统方法：通过电机设计参数和实验测试获得，但受环境、温度等因素影响较大。
（2）现代方法：利用现代信号处理技术和智能算法，如最小二乘法、卡尔曼滤波器、神经网络等，对电机运行过程中的数据进行实时辨识和更新。
3. 参数辨识的挑战与解决方案在参数辨识过程中，如何提高辨识精度、降低辨识误差、适应不同工况是主要挑战。
针对这些问题，可以通过优化算法、提高采样精度、引入多源信息融合等方法进行解决。
三、永磁同步电机的控制策略研究1. 控制策略的种类与特点永磁同步电机的控制策略主要包括矢量控制、直接转矩控制、模型预测控制等。
矢量控制具有高精度、高动态响应的特点；直接转矩控制具有转矩响应快、控制简单的优点；模型预测控制则具有较好的鲁棒性和适应性。
2. 控制策略的优化与改进针对不同应用场景和需求，可以对控制策略进行优化和改进。
例如，通过引入智能算法，如模糊控制、神经网络控制等，提高电机的自适应性和鲁棒性；通过优化算法参数，提高电机的能效和运行效率。
3. 控制策略的挑战与未来方向在控制策略研究中，如何提高系统的稳定性和可靠性、降低能耗是主要挑战。
未来研究方向包括：深度学习在永磁同步电机控制中的应用、多源信息融合在电机控制中的研究等。
四、实验与分析通过搭建永磁同步电机实验平台，对上述参数辨识及控制策略进行研究与验证。
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永磁同步电机高精度控制及高效节能控制技术研究目录永磁同步电机高精度控制及高效节能控制技术研究 01．基本情况 (2)1.1背景 (2)1.2技术特征 (2)1.3 主要技术成熟程度 (3)1.4对社会经济和科技进步的意义 (6)2 主要研究方案及关键技术 (7)2.1 技术方案论证 (7)2.2总体性能指标 (10)2.3 关键技术 (11)3永磁同步电机调速方法的研究 (12)3.1 永磁同步电机数学模型的研究 (12)3.2 永磁同步电机直接转矩控制技术 (20)3.3 无速度传感控制技术 (34)3.4 电机保护、远程监控技术研究 (38)4 智能化电机系统节能方法的研究 (53)4.1普通高效电机用在泵类负载节能技术研究 (53)4.2 泵类负载系统的变频调速节能调速范围研究 (62)4.3 典型电机系统节能措施研究 (73)5 项目推广应用的前景和社会效益 (89)1．基本情况1.1背景我国已经越来越重视对电动机系统节能技术的研究和项目的开展，但我国电动机系统节能技术与装备水平距离节能目标相差很远，与国际相比有一定差距。
我国电机系统由于系统设计最大化、选型和设备采购等原因，导致电机系统大都运行在“大马拉小车”状态下，能源浪费严重。
目前用户采用最多的变频调速技术，虽然常常达到了一定的节能效果，但并没有挖掘出系统存在的全部节能潜力。
全国电机系统运行效率比国外先进水平低10－30个百分点，相当于国际20世纪七、八十年代的水平,由此产生的电能浪费达到2000多亿千瓦时每年，可见我国电机系统节能潜力巨大。
我国政府机关以及相关部门已经提出相关法规政策来推进电机系统节能发展进程，十六届五中全会提出“十一五”期间“单位生产总值能耗应比…十五‟降低20%左右”；国家发展和改革委员会启动了“十一五”国家十大重点节能工程，电机系统节能工程是其中之一；同时2008年1月颁布了电动机“能效标识”管理办法，并于2008年6月1日开始实施，这些政策和标准的实施将进一步促进电机系统节能工程的快速发展，也说明了我国对电机系统节能的迫切需求。
1.2技术特征永磁同步电动机调速方法及系统节能方法的技术特征如下：（1）永磁同步电机调速方法的先进性对永磁同步电动机的数学模型和控制理论进行全面、深入研究，采用了目前最为先进的直接转矩控制（DTC）；在永磁同步电动机的转矩观测器、直接转矩控制和无传感器等先进调速控制理论方面等做大量的研究，并通过仿真证明其控制方式的先进性，系统的稳定性和有效性。
（2）永磁同步电机系统的智能化开发了基于GSM公网SMS短消息业务的远程监控电机保护系统及变频器供电的电动机轴承电流保护系统，大大提高了永磁同步电机系统的技术含量和智能化水平。
（3）电机系统节的能采取根据不同工况及特性应用相应的节能措施——“量体裁衣、对症下药”，较简单的将高效电机及设备、变频设备等更能使电机与其驱动设备及系统的良好匹配，更深入挖掘了电机系统节能潜力，提高了电机系统能源利用率，对电机系统节能工程实施提供重要指导支撑。
1.3 主要技术成熟程度（1）永磁同步电动机调速控制技术随着电力电子器件的发展，交流调速系统的控制策略也得到了发展。
交流异步电动机的控制策略有恒压频比控制(VVVF)、滑差频率控制、矢量控制、直接转矩控制。
技术的成熟使得这些调速控制技术逐步应用到永磁同步电机控制系统中，使得相关技术变的成熟，在相关控制方面得到了广泛的应用。
其中矢量控制和直接转矩控制为闭环控制，控制性能较高，但是需要对电压、电流、转子位置和转速等进行测量并形成反馈。
一般需要在电机转子上安装机械传感器来测量电机转子位置和转速。
机械传感器增加了电机体积和成本，复杂的连线增加了系统的复杂度，降低了可靠性。
理论上只要知道电机绕组电压和电流就可以计算出转子位置，因此无机械传感器的控制方法逐渐成为研究的一个方面。
以下对调速控制策略技术发展进行相关分析与说明：★恒压频比控制(VVVF)VVVF控制是交流电机最简单的一种控制方法，通过在控制过程中始终保持V/F 为常数，来保证定子磁链的恒定。
然而VVVF控制是一种开环控制，速度动态特性很差，电机转矩利用率低，控制参数还需要根据负载的不同来做相应的调整，特别是低速时由于定子电阻和逆变器电力电子器件开关延时的存在，系统可能会发生不稳定现象。
恒压频比控制是一种低成本的开环无位置传感器控制方法，但是由于不能保证电流矢量方向和转子磁链矢量垂直，所以功率因数和效率都会降低，一般用于对性能特别是低速性能要求不高的调速系统中，如风机、水泵等。
在电压幅值、频率和电机负载不匹配时容易出现不稳定现象。
如果转子带阻尼绕组，则阻尼绕组可以保证电机的同步和稳定，但是对于无法安装阻尼绕组的电机，如表面贴式永磁同步电机，在恒压频比控制下的稳定性就成为一个问题。
利用有功电流信息来提高系统稳定性并利用无功信息来获得更高效率的恒压频比控制方法，可以获得更高的转矩响应速度，并且不需要前馈控制，但是需要测量电机定子绕组两相电流，硬件成本比较高。
★矢量控制矢量控制最早是在1971年由Blashke等人针对异步电动机提出的，其基本思想源于对直流电机的严格模拟。
直流电机本身具有良好的解耦性，可以分别控制其电枢电流和励磁电流达到控制电机转矩的目的。
矢量控制的最终目的是改善电机的转矩控制性能，而最终实施仍需落实到对定子电流的控制上。
矢量控制通过磁场定向将定子电流分为励磁分量和转矩分量分别加以控制，从而获得良好的解祸特性。
因此，矢量控制既需要控制定子电流的幅值，又需要控制电流的相位。
在永磁同步电动机矢量控制系统中，转子磁极的位置用来决定逆变器的触发信号，以保证逆变器输出频率始终等于转子角频率。
直接转矩控制在20世纪80年代中期，专家提出基于六边形定子磁链和基于圆形磁链的直接转矩控制理论。
这是一种全新的交流电机控制技术，它摒弃了矢量控制中电流解耦的控制思想，采用空间电压矢量分析方法，在定子坐标系下进行磁通、转矩计算，通过检测定子电压和定子电流，直接计算出电机的磁链和转矩，并利用两个滞环比较器，直接实现对定子磁链和转矩的解耦控制。
此方法无需对定子电流进行解耦，免去了矢量变换的复杂计算，控制结构简单，易于实现全数字化、智能化。
（2）电机保护、远程监控技术电动机作为电力拖动系统中的重要组成部分在国民经济中占有举足轻重的地位，它的使用几乎渗透到了各行各业，是工农业及商业系统中应用最为广泛的动力设备。
全国每年烧毁电动机数量约300万台，容量为10亿千瓦，每年仅电动机在烧毁过程中就耗电为数亿万度，修理费高达数100亿元左右，造成停工停产损失竟达数100亿元。
目前，国内外电机保护器品种繁多，功能不一。
大多数保护控制装置厂家对电机试验方法、烧毁原因不甚了解，常常出现保护装置厂家不了解电机的运行和故障时的很多参数，经常出现保护装置电机范围小，功能不完善，误差大等缺陷，无法适应用户的需要。
多数智能电机保护器虽然具有通讯功能，但多采用总线技术，其互换性差、系统复杂、系统造价及维护费用高昂，不适合于广泛应用。
因此，电动机保护器作为电动机各种故障状态的保护装置，有节能显著、提高生产效率和经济效益及保证安全生产的重要意义，是实现智能化电机系统节能控制系统中不可或缺的重要技术及装置，市场前景相当广阔。
1.4对社会经济和科技进步的意义永磁同步电机的控制技术发展及调速控制的精确应用，对社会经济和科技进步具有重大的意义，具体体现在以下几个重点领域：★高精度位置或转速控制系统，如伺服系统等。
主要用于航空航天器、军工武器系统、数控机床、纺织机、电梯、信息系统等。
这一类系统对电机位置和转速的控制精度、稳定性、转矩脉动、响应速度、速度平稳性、低速性能、宽范围运行能力等方面有非常高的要求。
★大容量系统如舰船推进系统等，在舰船推进系统中使用永磁同步电机可以灵活布置船上大型机械设备，便于操控和航行，螺旋桨等机械的震动和噪声较小，使船舶航行起来更加隐蔽。
如果电动机可以低速运行，并直接与推进轴连接，那么可以省去机械的减速齿轮;与常规的机械推进比较，电力推进系统的重量和体积大大减小。
★电动汽车等牵引系统，使用永磁同步电机可以减轻汽车重量、缩小体积、提高效率。
在电动汽车驱动系统中，高速运行区域需要进行弱磁控制。
为了降低成本和体积，提高系统可靠性等，无机械传感器技术的应用也是研究的重点，控制方式主要采用矢量控制和直接转矩控制。
★高效节能速度控制系统,如风机、水泵、压缩机、家电、汽车辅助系统等，这一类系统主要运行在中高速区域，或者是有减速机构，对电机转速和位置的控制性能要求比较低。
★直驱式风力发电系统，风力机轮直接驱动永磁同步机的多磁极转子，而电机的定子则通过逆变器同电网相连接，就构成直驱式风力发电系统。
该系统不需要增速传动机构，转速低、机械损耗小、便于维护;另外该系统不需要外部励磁，在低风速下可以高效率发电;采用永磁发电机系统另外一个优点是易于实现电网故障下发电机系统的不间断运行。
同时由于机舱重量减轻并改善了传动系统各部件的受力状况，可使风机的支撑结构减轻，基础费用等也可降低，运行维护费用也较低。
2 主要研究方案及关键技术2.1 技术方案论证（1）永磁同步电机传动控制系统设计技术主要采用直接转矩控制方式对永磁同步电动机进行调速控制。
直接转矩控制是一种瞬时转差控制方案，具有快速动态响应、对参数依赖小、控制结构简单等优点，可以有效的提高系统的整体性能。
通过对比分析论证了技术方案的可行性，并与矢量控制进行比较，阐述了直接转矩的优点和可行性。
1）直接转矩控制与矢量控制联系从永磁同步电机空间矢量关系可以得知，在稳态下，定了磁链矢量和转子磁链都是以同步速度旋转，负载角是不变的，但在瞬态情况下，很短时间，若能使定子磁链矢量的旋转速度超出转子速度时候，其负载角就会变大，在此过程中保持定子磁链矢量幅值不变，那么电磁转矩的励磁转矩就会增大，反之，负载角就会减小，励磁转矩就会减小。
由于PMSM 定子的电气时间常数比转子的机械时间常数小的多，应此定子磁链矢量相对转子的励磁磁链的旋转速度是容易改变的。
通常负载角的变化由下面的关系获得。
一是定子磁链旋转角度的改变s δ∆，二是转子磁链旋转角度的改变r δ∆，前者可以用定子空间电压矢量强迫定子磁链旋转，而获得较大的s δ∆。
后者依赖于转子的转速r ω，来改变r δ∆。
它们的关系式：s r δδδ∆=∆-∆ 实际的额定电机负载角通常在30°-45°。
当PMSM 施加零电压矢量时，定子磁链停止转动，即s δ∆为零。
而转子磁链在一个采样周期内转过的角度r δ∆，与δ相比很小，近似为零，即d 基本保持不变，转矩基本不变，这与异步电机可以通过零电压矢量来减小转矩有很大区别。