永磁同步电动机功率因数的仿真分析---矢量控制系统模型【文献综述】
永磁同步电动机矢量控制调速系统建模与仿真
永磁同步电动机矢量控制调速系统建模与仿真第1章引言随着电动机在社会生产中的广泛应用，电机研究成为必不可少的研究课题。
电动机是生产和生活中最常见的设备之一，电动机一般分为直流电动机和交流电动机两大类。
交流电动机的诞生已经有一百多年的历史。
交流电动机又分为同步电动机和感应(异步)电动机两大类。
直流电动机的转速容易控制和调节，在额定转速以下，保持励磁电流恒定，通过改变电枢电压的方法实现恒转矩调速；在额定转速以上，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。
20世纪80年代以前，在变速传动领域，直流调速一直占据主导电位。
随着交流调速技术的发展使交流电机的应用更加广泛，但是其转矩控制性能却不如直流电机。
因此如何使交流电机的静态控制性能与直流系统相媲美，一直是交流电机的研究方向。
1971年，由F．Blaschke提出的矢量控制理论第一次使交流电机控制理论获得了质的飞跃。
矢量控制采用了矢量变换的方法，通过把交流电机的磁通与转矩的控制解耦使交流电机的控制类似于直流电动机。
矢量控制方法在实现过程中需要复杂的坐标变换，而且对电机的参数依赖性较大。
矢量控制的基本思想是在普通的三相交流电动机上设法模拟直流电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成为产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，并使得两个分量互相垂直，彼此独立，然后分别进行调节。
这样交流电动机的转矩控制，从原理和特性上就和直流电动机相似了。
永磁同步电机（PMSM）采用高能永磁体为转子，具有低惯性、快响应、高功率密度、低损耗、高效率等优点，成为了高精度、微进给伺服系统的最佳执行机构之一。
永磁同步电机构成的永磁交流伺服系统已经向数字化方向发展，因此如何建立有效的仿真模型具有十分重要的意义。
对于在Simulink中进行永磁同步电机（PMSM）建模仿真方法的研究已经受到广泛关注。
第2章 电压空间矢量技术的基本原理PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲序列，并通过控制电压脉冲宽度或周期以达到变频、调压及减少谐波含量的一种控制技术。
《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。
永磁同步电机矢量控制分析
永磁同步电机矢量控制分析一、本文概述永磁同步电机（PMSM）作为一种高性能的电机类型，在现代工业、交通以及新能源等领域的应用日益广泛。
其矢量控制技术，即通过对电机电流的精确控制，实现对电机转矩和磁场的独立调节，从而实现电机的高效、稳定运行。
本文旨在全面分析永磁同步电机的矢量控制技术，包括其基本原理、控制策略、实现方法以及在实际应用中的优缺点，为相关领域的研究者和工程师提供有益的参考。
本文将对永磁同步电机的基本结构和工作原理进行简要介绍，为后续的分析奠定理论基础。
然后，将重点讨论矢量控制技术的理论基础和实现方法，包括空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术、电流环和速度环的设计与控制策略等。
在此基础上，本文将深入分析矢量控制技术在永磁同步电机中的应用，包括其在提高电机效率、优化动态性能以及提升系统稳定性等方面的作用。
本文还将对矢量控制技术在永磁同步电机应用中的挑战和前景进行探讨。
一方面，将分析当前矢量控制技术在实际应用中面临的主要问题，如参数敏感性、控制复杂度以及成本等；另一方面，将展望未来的发展趋势，如智能化、集成化以及优化算法的应用等。
本文将对永磁同步电机矢量控制技术的未来发展提出展望，以期为该领域的进一步研究和应用提供参考。
二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种高效、高功率密度的电机，广泛应用于电动汽车、风力发电、工业自动化等领域。
其基本原理主要基于电磁感应和磁场相互作用。
PMSM的核心部件是永磁体，这些永磁体通常嵌入在电机的转子中，形成固定的磁场。
当电机通电时，定子中的电流会产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场与转子中的永磁体磁场相互作用，使得转子开始旋转。
通过精确控制定子中的电流，可以实现对转子旋转速度、方向和扭矩的精确控制。
在PMSM中，矢量控制是一种重要的控制策略。
矢量控制通过独立控制电机的磁通和扭矩分量，实现了对电机的高效、高性能控制。
毕业论文外文翻译-永磁同步电动机的矢量控制——综述
附录3 中文译文永磁同步电动机的矢量控制——综述摘要——在高性能伺服应用中，最理想的方法莫过于不使用运动状态传感器的快速精确的转矩控制。
结合直接转矩控制器的永磁同步电动机使用计划为实现这一目标提供了许多机会。
最近，已经有一些作者提出了可能实现的永磁同步电动机的直接转矩控制。
本文给出了一些概述，解释了永磁同步电动机的基本原则。
讨论了内嵌式和面贴式的拓扑结构和算法描述。
在这些控制计划需要估计定子磁链和初始转子位置。
本文也讨论了实现这些估计的技术。
本文的主要目标是对已经取得的成果给出一个大纲，同时为进一步研究确定兴趣点。
1 绪论在各种工业应用中，如工业机器人和机床，永磁同步电动机驱动器已经取代了传统的直流电机和异步电机驱动器。
永磁同步电动机的优点有高转矩/惯量比，高效率，高功率密度和高可靠性。
因为这些优势，永磁同步电动机确实在需要快速和精确转矩响应的高性能伺服驱动器中有很好的应用。
在永磁同步电动机驱动器中，电磁转矩通常是在一个固定在转子上的坐标系上来间接控制定子电流元件。
这一领域的方向创造需要一个位置传感器，从而降低了驱动器的可靠性同时增加了成本。
有人提议，异步电动机直接转矩控制作为一种替代控制方案在过去二十年非常流行。
直接转矩控制的异步电机具有作为计算固定参考系的内在的运动状态传感器。
此外，与磁场定向控制相比，采用无电流控制器和电机参数以外的定子电阻的直接转矩控制的转矩响应更快，参数依赖更低。
在90 年代末，出现了一种把直接转矩控制和永磁同步电动机的优势结合的理念应用到充满生机的驱动器中的文章。
在过去十年中，一些作者已经提出了将直接转矩控制应用到永磁同步电动机的方法。
这篇文章给出了在这个领域中的研究综述。
第三部分给出了内嵌式和面贴式的永磁同步电动机的可能实施方法。
第四节和第五节讨论了实施方法中的问题。
第六部分总结了进一步研究的发展方向。
2 永磁同步电动机直接转矩控制的原理忽略脉动转矩，永磁同步电动机的稳态电磁转矩T 可以写成:其中δ表示负载角，如图1 所示，负载角的定义是指定子磁链矢量s sψ和永磁磁链矢量f ψ之间的夹角。
【精品】永磁同步电机矢量控制仿真
永磁同步电动机矢量控制仿真1．前言随着微电子和电力电子技术的飞速发展,越来越多的交流伺服系统采用了数字信号处理器(DSP)和智能功率模块(IPM),从而实现了从模拟控制到数字控制的转变。
空间矢量PWM调制,它具有线性范围宽,高次谐波少,易于数字实现等优点,在新型的驱动器中得到了普遍应用。
永磁同步电机(PMSM)具有较高的运行效率、较高的转矩密度、转动惯量小、转矩脉动小、可高速运行等特点,在诸如高性能机床进给控制、位置控制、机器人等领域PMSM得到了广泛的应用。
近几年来,国内外学者将空间矢量脉宽调制算法应用于永磁同步电机控制中,并取得了一定的成就。
同时,永磁同步电机交流变频调速系统发展也很快,已成为调速系统的主要研究和发展对象。
数字仿真技术一直是交流调速系统分析计算的有用工具。
但随着对PMSM控制技术要求的提高,空间矢量PWM控制系统成为首选方案。
本文对其进行MATLABSIMULINK下仿真,并给出了仿真结果。
2．永磁同步电动机矢量控制原理矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能，而最终实施仍然是落实到对定子电流（交流量）的控制上。
由于在定子侧的各个物理量，包括电压、电流、电动势、磁动势等等，都是交流量，其空间矢量在空间以同步转速旋转，调节、控制和计算都不是很方便。
因此，需要借助于坐标变换，使得各个物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系，然后，站在同步旋转坐标系上进行观察，电动机的各个空间矢量都变成了静止矢量，在同步坐标系上的各个空间矢量就都变成了直流量，可以根据转矩公式的几种形式，找到转矩和被控矢量的各个分量之间的关系，实时的计算出转矩控制所需要的被控矢量的各个分量值，即直流给定量。
按照这些给定量进行实时控制，就可以达到直流电动机的控制性能。
由于这些直流给定量在物理上是不存在的，是虚构的，因此，还必须再经过坐标的逆变换过程，从旋转坐标系回到静止坐标系，把上述的直流给定量变换成实际的交流给定量，在三相定子坐标系上对交流量进行控制，使其实际值等于给定值。
(完整版)永磁同步电动机的矢量控制毕业论文设计
优秀论文审核通过未经允许切勿外传永磁同步电动机的矢量控制1 绪论1.1 电气伺服系统发展现状和动向自从上个世纪60年代，电气伺服系统取代了大部分的电液伺服传动系统成为伺服系统的主要形式。
按驱动装置的执行电动机类型来分,通常分为直流(DC)伺服系统和交流 (AC)伺服系统。
直流伺服系统发展早,70年代已经实用化,在各类机电一体化产品中大量使用各种结构的DC伺服电动机。
直流伺服系统控制简单,灵活实现正反转,调速范围宽,稳定性高,响应速度快，无超调,定位精度和跟踪精度高。
但是直流伺服系统也有难以克服的缺点;直流电动机转子绕组的发热大，影响与其相连接的丝杠精度;采用机械换向会产生电火花,直流伺服系统难以工作在易燃、易爆的工作场合;高速运行和大容量设计受到机械换相器的限制;电刷和换向器易磨损,日常维护工作量大;结构复杂，制造困难,成本高等。
机械换向器的存在是造成以上问题的主要原因。
交流电机没有机械换向器，克服了直流电机的缺点。
进入20世纪80年代后,功率电子器件和微电子技术水平得到迅速提高,基于先进控制理论、电力电子器件和微处理器的发展,交流伺服控制技术日趋成熟。
交流伺服系统以其体积小,转动惯量最小,耐高速,可频繁起制动,过载能力强,瞬时输出转矩大,对环境适应性强,运行可靠性高，无需维护等特点而广泛适用于CNC和工业机器人等工业领域。
到了90年代,交流伺服系统己经在许多场合取代了直流伺服系统，某些性能甚至超过了直流伺服系统，从而出现了取代直流伺服系统成为电气伺服系统主体的趋势。
目前国内外交流伺服系统研究正向着数字化、智能化、网络化、绿色化的方向发展：高性能和全数字化伺服系统是当代交流伺服系统发展的趋势，这种系统被广泛应用在高精度数控机床、机器人、特种加工装备和精细进给系统中。
由于微电子技术的发展,微处理器的运算速度不断提高,功能不断增强，特别在电机控制专用DSP芯片出现后，全数字伺服系统在实现电流控制、速度控制和位置控制全部数字化的同时,极大的增强了伺服系统设计和使用的灵活性。
永磁同步电机矢量控制总结
目录永磁同步电机数学模型........................................................................2永磁同步电动机矢量控制原理...............................................................3（SVPWM ）电压空间矢量PWM 控制原理.......................................................4SVPWM 控制算法. (5)1、计算扇区N ：............................................................................................82、计算作用时间1T 、2T ，并用X 、Y 、Z 表示：.....................................93、计算占空比：..........................................................................................104、求出切换点1cm T 、2cm T 、3cm T 。
.. (11)MATLAB 仿真实现SVPWM (12)1、判断扇区：..............................................................................................122、求出X 、Y 、Z ：.....................................................................................123、求出1T 、2T .............................................................................................134、求出切换点1cm T 、2cm T 、3cm T ...............................................................135、输出PWM 波形：. (14)永磁同步电动机矢量控制仿真.............................................................15PI 调节：.. (15)1、电流环：..................................................................................................162、转速环：.. (17)基于TMS320F2812程序实现： (18)永磁同步电机矢量控制总结永磁同步电机数学模型永磁同步电机最常用的方法就是q d-轴数学模型，为了建立正弦波永磁同步电机的数学模型，首先假设：忽略电动机铁芯的永磁饱和；不计电动机的涡流和磁滞损耗；电动机的电流为对称的三相正弦电流。
永磁同步电动机矢量控制模型的设计与仿真
永磁同步电动机矢量控制模型的设计与仿真交流调速理论包括矢量控制和直接转矩控制。
1971年，由F．Blaschke 提出的矢量控制理论第一次使交流电机控制理论获得了质的飞跃。
矢量控制采用了矢量变换的方法，通过把交流电机的磁通与转矩的控制解耦使交流电机的控制类似于直流电动机。
矢量控制方法在实现过程中需要复杂的坐标变换，而且对电机的参数依赖性较大。
直接转矩控制是1985年Depenbrock教授在研究异步电机控制方法时提出的。
该方法是在定子坐标系下分析交流电机的数学模型，强调对电机的转矩进行直接控制，对转矩进行砰一砰控制，无需解耦，省掉了矢量旋转变换计算。
控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响，但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。
而且由于它对实时性要求高、计算量大，对控制系统微处理器的性能要求也较高。
矢量控制的基本思想是在普通的三相交流电动机上设法模拟直流电动机转矩控制的规律，在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成为产生磁通的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，并使得两个分量互相垂直，彼此独立，然后分别进行调节。
这样交流电动机的转矩控制，从原理和特性上就和直流电动机相似了。
控制策略的选择上是PID控制，传统的数字PID控制是一种技术成熟、应用最为广泛的控制算法，其结构简单，调节方便。
1 永磁同步电机的数学模型1.1 永磁同步电机系统的结构永磁同步电机的基本组成：定子绕组、转子、机体。
定子绕组通过三相交流电，产生与电源频率同步的旋转磁场。
转子是用永磁材料做成的永磁体，它在定子绕组产生的旋转磁场的作用下，开始旋转。
1.2 坐标变换坐标变换，从数学角度看，就是将方程中原来的一组变量，用一组新的变量来代替。
线性变换是指这种新旧变量之间存在线性关系。
电动机中用到的坐标变换都是线性变换。
在永磁同步电机中存在两种坐标系，一种是固定在定子上的它相对我们是静止的，即：α,β 坐标系，它的方向和定子三相绕组的位置相对固定，它的方向定位于定子绕组 A 相的产生磁势的方向，另一种是固定在转子上的旋转坐标系，我们通常称之为 d,q 坐标，其中 d 轴跟单磁极的 N 极方向相同，即和磁力线的方向相同，q 轴超前 d 轴 90 度下图所示。
永磁同步电机矢量控制仿真
永磁同步电动机矢量控制仿真1．前言随着微电子和电力电子技术的飞速发展, 越来越多的交流伺服系统采用了数字信号处理器(DSP) 和智能功率模块( IPM ) , 从而实现了从模拟控制到数字控制的转变。
空间矢量PWM 调制, 它具有线性范围宽, 高次谐波少, 易于数字实现等优点, 在新型的驱动器中得到了普遍应用。
永磁同步电机(PM SM ) 具有较高的运行效率、较高的转矩密度、转动惯量小、转矩脉动小、可高速运行等特点, 在诸如高性能机床进给控制、位置控制、机器人等领域PMSM得到了广泛的应用。
近几年来, 国内外学者将空间矢量脉宽调制算法应用于永磁同步电机控制中, 并取得了一定的成就。
同时, 永磁同步电机交流变频调速系统发展也很快, 已成为调速系统的主要研究和发展对象。
数字仿真技术一直是交流调速系统分析计算的有用工具。
但随着对PM SM 控制技术要求的提高, 空间矢量PWM 控制系统成为首选方案。
本文对其进行MA TLAB S IMUL IN K下仿真, 并给出了仿真结果。
2．永磁同步电动机矢量控制原理矢量控制的目的是为了改善转矩控制性能，而最终实施仍然是落实到对定子电流（交流量）的控制上。
由于在定子侧的各个物理量，包括电压、电流、电动势、磁动势等等，都是交流量，其空间矢量在空间以同步转速旋转，调节、控制和计算都不是很方便。
因此，需要借助于坐标变换，使得各个物理量从静止坐标系转换到同步旋转坐标系，然后，站在同步旋转坐标系上进行观察，电动机的各个空间矢量都变成了静止矢量，在同步坐标系上的各个空间矢量就都变成了直流量，可以根据转矩公式的几种形式，找到转矩和被控矢量的各个分量之间的关系，实时的计算出转矩控制所需要的被控矢量的各个分量值，即直流给定量。
按照这些给定量进行实时控制，就可以达到直流电动机的控制性能。
由于这些直流给定量在物理上是不存在的，是虚构的，因此，还必须再经过坐标的逆变换过程，从旋转坐标系回到静止坐标系，把上述的直流给定量变换成实际的交流给定量，在三相定子坐标系上对交流量进行控制，使其实际值等于给定值。
永磁同步电机矢量控制仿真实验总结
永磁同步电机矢量控制实验总结矢量控制是交流电机的一种高性能控制技术，最早由德国学者Blaschke 提出。
其基本思想是根据坐标变换理论将交流电机两个在时间相位上正交的交流分量转换为空间上正交的两个直流分量，从而把交流电机定子电流分解成励磁分量和转矩分量两个独立的直流控制量，分别实现对电机磁通和转矩的控制，然后再通过坐标变换将两个独立的直流控制量还原为交流时变量来控制交流电机，大大提高了调速的动态性能。
随着新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电机（PMSM ）成为近年来发展较快的一种电机。
它具有气隙磁密度高、转矩脉动小、转矩/ 惯量比大的优点，与传统的异步电机相比，节能效果明显、效率高、结构轻型化、维护容易、运行稳定、可靠性高、输出转矩大，得到了越来越广泛的应用和重视，是目前交流伺服系统中的主流电机。
1 永磁同步电机的数学模型永磁同步电机模块可工作于电动机方式或发电机方式，运行方式由电机电磁转矩符号决定（为正则是电动机状态，为负则是发电机状态）。
对永磁同步电机模型作如下假设：不考虑铁心饱和，忽略端部效应；涡流损耗、磁滞损耗忽略不计；定子三相电流产生的空间磁势及永磁转子的磁通分布呈正弦波形状，忽略磁场的高次谐波；不考虑转子磁场的突极效应；永磁材料的电导率为零，永磁体的磁场恒定不变。
运用坐标变换理论，可以得到在同步旋转的两相坐标系下（d-q ）的永磁同步电机的数学模型。
电压方程为：q d d d P Ri u ωψψ-+=d q q q P Ri u ωψψ-+=定子磁链方程为：f d d d i L ψψ+=q q q i L =ψ电磁转矩方程为：)(q d d q p e i i n T ψψ-=式中：d u 、q u 、d i 、q i 、d ψ、q ψ分别为d-q 轴上的定子电压、电流和磁链分量；R 为电机定子绕组电阻；d L 和q L 分别为永磁同步电机d-q 轴上的电感；f ψ为永磁体在定子上产生的耦合磁链；ω 为d-q 坐标系的旋转角频率；e T 为电机电磁转矩；p n 为磁极对数；p 为微分算子。
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毕业设计开题报告电气工程及其自动化永磁同步电动机功率因数的仿真分析---矢量控制系统模型1前言部分由于电力电子器件的发展不断加快，和稀土永磁材料的性能的不断提高，永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段。
永磁同步电动机是一个利用永磁体建立磁场的小功率的同步电动机。
它的定子可以产生旋转磁场，转子是用永磁材料制成的。
永磁同步电动机具有较高的功率因数和效率，同时具备着不同于其他的异步起动能力。
在控制系统模型上，永磁同步电动机和感应电动机基本上相似。
通过给定转速与实际电机转速比较的PI调节闭环控制，从而实现转速与给定无偏差[1]。
电力网中的电力负荷有电动机、变压器等等，它们是电感性负载。
电感性负载的电压和电流相量之间存在着相位差，用余弦cosφ来表示。
而cosφ就被称作功率因数。
功率因数和效率一样，都是永磁同步电动机里有实用价值的特征指标。
功率因数显示各个用户的用电设备的使用情况是否合理，它说明利用电能的最大程度，是用电管理水平的一项标准规则。
如果功率因数比较低，就得用很大的电流来维持电器的正常运作，与此同时输电线路上的输电电流增大，这会导致线路上的电能损失增大，所以提高该功率因数对于永磁同步电机和整个系统都扮演着非常重要的角色。
为了减小电子控制器的容量，在设计永磁同步电动机时要求提高功率因数。
永磁同步电动机调速系统中，最主要的问题就是怎样实现电动机瞬时转矩的高性能控制。
而如何根据给定的转矩来计算出交轴电流和直轴电流，这就是矢量控制的问题。
矢量控制就是对电动机中定子电流的矢量相位和幅值进行控制。
1.永磁同步电动机的结构和模型永磁同步电动机的定子与传统的感应电动机定子结构基本相同，有空间对称分布的A、B、C三相绕组，以A相绕组的轴线作为空间的参考轴线as。
如上所述,在A、B、C坐标系中，永磁同步电动机的模型是稳定的，分析正弦波电流控制的永磁同步电动机的方法有dq数学模型，可以用它来分析电动机的瞬态性能。
PMSM 在两相d-q 坐标系下的定子电压方程和磁链方程分别为：ψψ-+=q d d P R i u ω1d (1)()θ∆+=ψψs L f i co d d (2)上式中，θ∆为d 轴和转子永磁体轴线间的夹角；L 为自感系数平均值。
各电磁量的矢量关系如图1所示[2]。
图1 PMSM 的矢量关系图永磁同步电动机转子的结构和永磁体的安装方法对电机的性能影响很大。
永磁体可以安装在转子表面或是嵌入到转子内部。
但是在PMSM 中小电感也有不好的地方，小电感会发生弱磁控制。
因此通常用的永磁体，如铁氧体和稀土永磁很难打造成功，这样也会造成永磁体的结构形成花费，增加额外的费用。
按照永磁体在转子上位置安装的不同,永磁同步电动机的转子磁路结构一般可分为3种：表面式,内置式和爪极式。
异步起动永磁同步电动机的转子磁路结构多采用内置式。
内置式结构又可分为：切向式、径向式和混和式[3]。
2、永磁同步电机功率因数的原理大多数的用电设备都是根据电磁感应原理工作的，比方说配电变压器和电动机，它们都是依靠交变磁场的相互作用，才能进行能量的转换和传递。
在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们想要的是功率因数越大越好。
这样电路中的无功功率可以降低到最小，从而提高电能输送的功率。
永磁同步电动机的转子磁钢的形状各式各样，使得转子磁场在空间的分布也分为两种：正弦波和梯形波。
接着，当转子旋转时，则其在定子上产生的反电动势的波形可以有两种，即一种是正弦波；另一种是梯形波。
由此而产成两种同步电动机，它们在原理、模型及控制方法上有很大的不同，为了能区分出由它们组成的永磁同步电动机的交流调速系统，通常又把正弦波式的永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电动机调速系统；而由梯形波永磁同步电动机组成的调速系统，则被称为无刷直流电动机调速系统。
永磁同步电动机采用的励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统[10]。
对于PMSM，因为它的转子是永久磁铁而且磁场为不可控，所以只能通过调节电枢电压U来改变电动机的值。
当功率因数cosφ=1错误!未找到引用源。
时，电动机效率最高。
所以，采用功率因数调节输出电压，改变电动机电枢电流，使其变化量的绝对值小于0.5A，来实现频率的调节[4]。
高功率因数是永磁同步电动机的最大优点，它可以用来降低定子电流和绕组中的铜耗，提高电动机的效率，使永磁同步电动机拥有较高的指标。
由于永磁电动机的转子中设置有磁钢，可以不从电网或减少从电网吸收无功电流来建立磁场，因而功率因数较异步电动机高，如下图2所示[5]：图2永磁同步电动机和异步电动机动率因数功率因数的特点: （1）空载反电势（2）临界反电势, 每台永磁同步电动机都有一个不同的空载反电势，而在临界反电势下无功功率很小。
永磁同步电动机在不同额定电压等级（380、660和1140V）、不同额定功率（22、30KW）和不同转r）下的功率因数是不同的[6]。
目前我们大量使用的电能，功速（750、1000m in率因数将是重中之重。
3.矢量控制技术的应用目前，永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。
永磁同步电动机控制的理论基础,即矢量控制技术已经发展到了一定的阶段，矢量控制理论是交流调速系统中的一个主要突破。
为PMSM控制系统的设计与实现提供了很好的技术支持。
永磁同步电动机被广泛应用于中小功率机床的主轴驱动、位置控制等伺服驱动系统。
通过采用矢量控制，可以分别对定子电流的励磁分量和转矩分量进行控制，使得输出性能得到较大的改善，同时过载能力和控制性能可以达到直流调速系统的水平。
目前矢量控制系统中矢量控制首先应用于异步电动机中，之后被引入到PMSM 中。
PMSM 的矢量控制与异步电动机、电励磁同步电动机一样，都是一种基于磁场定向的控制策略[7]。
矢量控制的基本思想是通过定转子的三相ABC 静止坐标到两相静止坐标，再到两相同步旋转dq 坐标的变换，按照产生同样的旋转磁场这一等效原则建立起来的。
控制d 、q 轴的电流，即方便地实现电机的磁场和转矩的控制。
基于转子磁场定向的矢量控制是交流伺服调速系统中使用较广泛的一种控制方式[1]。
PMSM 的模型可以很方便地在d-q 轴中表示。
矢量控制系统的优点是转矩响应快，和精确地速度控制。
PMSM 的矢量控制通常被称为0d i 控制，因为这种控制方式能使PMSM 的磁阻转矩为零，电磁转矩直接与q 轴定子电流i q 成正比。
同步电动机采用定子磁链定向和气隙磁链定向控制的同步电动机功率因数高，可以实现单位功率因数运行，负载增加时，定子电压幅值维持不变，有利于提高大容量同步电动机的利用率，减小变流装置及变压器的容量[8]。
永磁同步电机的q 轴电抗和d 轴电抗随电动机磁路饱和等因素的变化而变化，进而影响了输出力矩的磁阻力矩分量。
永磁同步电机对参数的变化比无刷直流机更敏感，但当永磁同步电机工作于电流控制方式时，磁阻转矩很小，此时永磁同步电机矢量控制系统对参数变化的敏感性与无刷直流机基本相同。
然而当电机转速较高，无刷直流电机反电势与直流母线电压相同时，反电势限制了定子电流。
而永磁同步电机能够采用弱磁控制，所以具有较大的调速范围。
2主题部分1.永磁同步电机的现状随着对永磁同步电机调速系统性能要求的不断提高，针对调速系统快速动态性能和高效率的要求，提出了现代永磁同步电机的设计方法。
面对现今的能源危机，在不断开发新能源的同时，注重开发高效节能的电机已成为许多国家的共识。
稀土永磁高效节能的电动机，它的节电效果十分显著。
稀土永磁同步电动机减少了原来定子边绕组的励磁电流及其转子边的铜、铁损耗，大幅度减少了无功电流，提高了功率因数与效率，降低了电机的温升及配电设备容量[3]。
现代的PMSM运动控制系统中，它比异步电动机更便于实现磁场定向控制，可以获得与直流电动机一样优良的转矩控制特性，使控制系统具有十分优良的动、静态特性。
永磁同步电机的调速主要通过改变供电电源的频率来实现。
目前常用的变频调速方式有转速闭环恒压频比控制、转差频率控制、基于磁场定向的矢量控制以及直接转矩控制。
PMSM应用范围广、可靠性高，在仪器仪表、化工、轻纺、等领域都获得应用。
2.永磁同步电机的国内外发展历史四开关三相永磁同步电动机的矢量控制系统通过采样绕组电流，利用坐标变换理论，实现同步旋转坐标系下的电流闭环调节；速度环调节输出作为交轴电流的给定值, 以实现对电机转矩的控制[9]。
直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型高性能交流调速技术。
它的思路是运用电压空间矢量，取代基本空间电压矢量，通过控制其大小，合成当前位置的定子电压矢量，进而调节磁链旋转速度和幅值[10]。
西门子工程师首次提出了矢量控制理论的观点。
又因为它的控制结构简单，控制软件实现较容易，已经被广泛地应用到调速系统中。
矢量控制的优点在于调速范围宽，动态性能较好。
不足的地方在于它是按转子磁链定向，会受到电动机参数变化影响而造成失真，从而降低了系统的调速性能。
而后，某教授提出了高性能交流电机的控制策略，采用定子磁场定向，很大程度上克服了矢量控制的缺点。
近几年日本对永磁同步电动机的研究开发有了新的进展，永磁式同步电动机100系列是指异步起动，加速后牵入同步的永磁式同步电动机。
无旋转传感器的方式可以得到高精度的旋转速度，因数台电动机可以同步运转，而广泛应用于产业各领域[11]。
3.永磁同步电动机调速系统的发展趋势电力电子技术的发展为经济又快又好发展起到重要的作用，同时它的发展也带来一系列诸如能量损耗、能源污染等问题。
电压空间矢量调制技术SVPWM具有直流电压利用率高、谐波含量低等显著特点。
SVPWM技术的引入对很多诸如串级调速、太阳能并网发电的逆变器提出了积极的探索，为一种改良的思路和方法[12]。
以往电动机几乎用掉了很多国家工业用电的2/3，考虑到节能和环保，包括我国在内的很多国家对电动机系统的节能都给予了高度的重视[16]。
因为PMSM 无需用电网中的电流来建立气隙磁场，因此显著地提高了功率因数和效率，是将来最有发展前途的电动机。
PMSM系统满足了从机械到电气的转化。
电梯中使用的直接驱动的永磁同步电机是低速直接驱动伺服电动机的典型例子。
这新一代曳引机采用磁场定向的PMSM，直接驱动电梯，它具有体积小、重量轻、损耗低、效率高、功率因数高、起制动性能好和良好的动态特性，并使传动效率和可靠性大为提高[14]。
到2005年6月胜利油田在4个采油厂推广应用永磁同步电动机2024台，累计节约电量5500万千瓦时，平均功率因数大于0.9,且大部分呈容性[6]。