摘 要

当今社会科技发展迅速,时代也在不断进步,自动控制理论，微型电机控制，电力电子技术等广泛地应用在许多领域,随之,永磁同步电机应用也极为广泛,其在交流伺服控制系统中具有的重要地位是不可替代的。当前需要永磁同步电机达到的控制性能要求也有所提高,到了一个新的水平。可是,目前采取的控制策略,主要是直接转矩控制,矢量控制等等,或多或少会存在有不足的地方,比如没有足够理想的低速特性,或者是过于依赖电机参数的变动。所以对永磁同步电机控制策略的研究和对比，并且分析各种控制策略所存在的问题十分重要，有着良好的研究前景。

本文主要是对永磁同步电机的矢量控制策略和直接转矩控制策略进行研究,利用MATLAB软件中的simulink仿真平台进行模型搭建,分析比较两种控制策略的特点。在了解永磁同步电机工作原理及其控制策略的基础上,研究永磁同步电机矢量控制系统和直接转矩控制系统的仿真实现,其中包括参数测量模块、坐标变换模块、PWM波发生模块、逆变器模块、速度/电流环调节器模块、磁链计算模块及转矩计算模块等。仿真的结果从对转速控制快速性,稳定性,以及转矩稳定性，输出电流正弦度等各个方面进行分析比对。所得到的结论对永磁同步电机实际系统控制策略的选取具有重要指导意义。

关键词：永磁同步电机；矢量控制；matlab仿真；直接转矩

Abstract

Nowadays, the social science and technology have got rapid development and the times are constantly improving.Power electronics technology,microelectronics technology and automatic control theory are widely used in many areas, with the permanent magnet synchronous motor applications are also used by many people.It plays an inportant role in the AC servo control system. The need of the permanent magnet synchronous motor in control performance requirements has also inproved to a new level. However, the current control strategy, mainly direct torque control, vector control, etc., more or less has some insufficient places, such as not enough ideal low-speed characteristics, or too dependent on changes in motor parameters. Therefore, it is of great significance to study and compare the control strategy of permanent magnet synchronous motor and analyze the problems existing in the control strategy, which also has a good prospect.

In this paper, the vector control and direct torque control of permanent magnet synchronous motor are studied. Simulink is used to simulate and analyze the characteristics of the two control strategies. Based on the understanding of the working principle of permanent magnet synchronous motor and its control strategy, the simulation of permanent magnet synchronous motor vector control system and direct torque control system is studied, including parameter measurement module, coordinate transformation module, PWM wave generating module, Module, speed / current loop regulator, flux calculation module and torque calculation module. The simulation results are analyzed from the aspects of speed control fastness, stability, and torque stability. The conclusion is of great significance to the selection of the actual system control strategy of permanent magnet synchronous motor.

Key Words：Permanent magnet synchronous motor；Vector control；Matlab simulation；Direct torque

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3 本文研究内容 3

1.4 本章小结 4

第2章 永磁同步电机的数学模型 5

2.1 永磁同步电机基本介绍 5

2.1.1 永磁同步电机工作原理与特征 5

2.1.2 永磁同步电机的分类 5

2.2 永磁同步电机的数学模型 6

2.2.1 矢量控制中三种坐标系 6

2.2.2 PMSM在三相静止坐标系中的基本方程 6

2.2.3 PMSM在两相静止坐标系中的基本方程 7

2.2.4 PMSM在两相旋转坐标系中的基本方程 8

2.3 几种不同的控制策略 9

2.4 本章小结 10

第3章 空间矢量PWM控制原理及仿真模块的搭建 11

3.1 SVPWM简介 11

3.2 空间矢量PWM基本原理 12

3.3 SVPWM调制的实现 14

3.4 SVPWM仿真结果 17

3.5 本章小结 18

第4章 永磁同步电机矢量控制系统仿真 19

4.1 矢量控制原理介绍 19

4.2 各模块仿真模型搭建 19

4.3 永磁同步电机矢量控制仿真模型建立 22

4.4 PMSM矢量控制仿真结果 23

4.5 本章小结 24

第5章 直接转矩控制系统仿真 25

5.1 直接转矩控制原理 25

5.2 各仿真模块搭建 26

5.3 直接转矩控制系统仿真模型 29

5.4 仿真结果分析 30

5.5 本章小结 32

第6章 总结 33

6.1 两种策略比较 33

6.2 谐波波形 33

6.3 总结与展望 36

参考文献 38

致谢 42

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义