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西北工业大学本科毕业设计开题报告 永磁同步电机矢量控制技术研究 航海学院 指导教师 XXX XXXXX XXX 目录 一.研究背景及意义 二.研究主要内容 三.研究预期目标 四.工作进程安排 五.参考文献 一.研究背景及意义 1.永磁同步电机发展历史 永磁电机采用永磁体代替通电线圈励磁的 一种电动机。其起源很早，在19 世纪二十年 代所出现的第一台电机就是由永磁体产生励 磁的永磁电机，但当时所采用的永磁材料是 天然磁铁矿石，磁能密度低，所制成的电机 体积大，不久便被电励磁电机所取代。 20 世纪80 年代，随着价 格低廉的钕铁硼(NdFeB) 永磁材料的出现，使永磁 同步电动机(PMSM)得到 了很大的发展，世界各国 掀起了一股研制和生产永 磁同步电动机及其伺服控 制器的热潮. 一.研究背景及意义 2.永磁同步电机特点 永磁同步电机用永磁体代替了绕线式同步电 动机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线 圈、滑环和电刷，同其他电机相比，永磁同 步电机有以下优点: (1).可靠性高 与电励磁同步电动机和直流电动机相比,无电 刷,结构简单, 系统的安全性能自然得以提高, 维护也变得简单。 (2).体积小、重量轻 随着技术水平的不断发展, 研制出的更高性能 的永磁材料用被于永磁电机的制造,与同等容 量的励磁电动机相比,其重量、体积都减小了 很多。 (3). 动态响应迅速, 电磁转矩波动小,具有很 强的过载能力.永磁同步电动机可以达到三倍 以上的额定转矩,对于转矩特性变化要求较大 的负载场合十分适用. (4).效率高、功率因数高 与异步电动机相比,永磁同步电动机无无功励 磁电流, 因此具有功率因数更高它的效率相对 异步电动机提高了2% 至8%。 （5）.结构多样化,应用范围广泛 永磁同步电动机转子结构可以多样化, 因此会 有各种结构不同的特点和性能各异的许多品 种 3.PMSM控制策略 （1）直接转矩控制 系统根据电机的三相电流和电压值，计 算出电机的转矩、磁链和定子磁链所在的扇 区，然后结合给定的转矩和磁链幅值与实际 观测值的误差来选择逆变器的开关矢量，使 电机能按照控制要求输出转矩，达到调速的 目的。 （2）磁场定向矢量控制 将电机的三相电压、电流、磁链等矢量经过 坐标变换到以转子磁场定向的两相参考坐标 系（dq坐标系）中，定子电流矢量被分解为 互相垂直正交的两个分量：励磁分量与转矩 分量。维持定子电流的励磁分量不变，控制 转矩分量，这就相当于直流电机中维持励磁 电流不变，而通过控制电枢电流来控制电机 的转矩. （3）PID控制系统 由PID控制器和被控对象组成。作为一种 线性控制器，它根据设定值和实际输出值构 成控制偏差，将偏差按比例、积分和微分通 过线性组合构成控制量，对被控对象进行控 制 P KP KP U s u t u t C   e t   e c   c KI I KI  E s s   d