永磁同步电机的设计和建模仿真专业电气工程及其自动化_开题报告

（一）永磁同步电机的简介

永磁同步电机是一种利用永磁体建立励磁磁场的小功率同步电机。它的定子产生旋转磁场，转子用永磁材料制成。广泛应用于伺服驱动系统。它具有以下优点：无电刷和滑环，降低了转子损耗，从而可得到较高的运行效率。同等体积的电机，永磁式电机可输出更高的功率；转子惯性小，可获得较高的加速度；转矩脉动小，可得到平稳的转矩，可做到高速运行。由于是稀土永磁磁极，可以获得较高的气隙磁密；装置结构紧凑。采用永磁同步电机的永磁交流伺服系统可将同步电机改造为具备与直流伺服电动机相类似的伺服性能，并以其优异性能成为精密电气伺服控制系统的一种优选方案，代表了电气伺服技术的发展方向，有望得到广泛的应用。

永磁同步电机构成的永磁交流伺服系统目前已经向数字化方向发展，进一步适应了高速高精密机械加工的需要。系统中的电流环、速度环和位置环的反馈控制全部数字化。因此，如何建立有效的永磁无刷直流电机控制系统的仿真模型是迫切需要解决的问题。近年来，随着电力电子技术、微电子技术和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电机得以迅速的推广应用。

（二）永磁同步电机的应用和发展状况

 永磁同步电机是众多高新技术和高新技术产业的基础，它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出许多新型的、性能优异的机电一体化产品和装备，代表了21世纪电机发展的方向。基于永磁同步电机上的众多优势，特别在目前“节能减排”的大背景下。其应用前景极为广泛。随着永磁体及永磁同步电机控制技术的日益成熟可靠，其应用范围基本上可以覆盖目前应用电机所有领域。如电动汽车，永磁同步电机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐渐成为电动汽车驱动系统的主要电机之一。永磁同步电机产生较小的谐波噪声，应用于电梯系统中，可以带来更佳的舒适感。推进电机是船舶综合电力系统的重要组成部分、永磁同步推进电机具有体积小、效率高、噪声低、易于实现集中遥控、可靠性高、可维护性好等优点，是船舶推进电机的理想选择。

（三）我国稀土永磁同步电机的发展趋势

稀土永磁同步电机的开发与应用扩大了永磁同步电动机在各个行业的应用，稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机电一体化产品，如数控机床，加工中心，柔性生产线，机器人，电动车，高性能家用电器，计算机等等。随着稀土永磁电机技术的不断发展，将会向高效节能、机电一体化、高性能、专用电机、轻型化的方向发展。  

（四）永磁同步电机国外的发展趋势

电机控制技术是伺服驱动系统的核心。从发展历程来看，电机控制技术与电动机、大功率器件、微电子器件、传感器、微型计算机以及控制理论的发展密切相关。最初的伺服系统是美国科学家研制的。到1971年，德国学者相继提出交流电机的矢量变化控制的新思想、新理论和新技术，它对交流电机控制技术的研究具有跨时代的意义。随着电力电子、微电子、计算机技术和永磁材料学的发展，矢量控制技术得以迅速的应用和推广。1985年，由德国大学M.Depenbrock教授首次提出了直接转矩控制的理论，它与矢量控制技术相比，直接转矩控制很大程度上解决了矢量控制三相感应电动机的特性易受电机参数的影响。直接转矩控制以优良的静态性能受到了普遍的关注和得到了迅速的发展。德国、美国、日本等国竞相发展此技术。国内外学者对交流电机控制技术的研究正处于热潮。同时，人工神经网络自适控制、线性二次型积分控制，滑模变结构控制及模糊智能控制等各种新的控制策略正在不断涌现，并展现出更为广阔的前景。因此，采用高性能数字信号处理器的交流永磁伺服智能控制系统是交流伺服系统的重要发展方向之一。

^范文提纲

前言

一、 永磁同步电机的基础…………………………………………………

（一） 同步电机的基本工作原理和结构

1 简介…………………………………………………………………

2 同步电机的工作原理………………………………………………

3 同步电机的基本结构 ………………………………………

4 同步电机的分类…………………………………………………

（二） 同步电机的运行分析 …………………………………………

1 同步电机的概述…………………………………………………

2 同步电机的起动…………………………………………………

3 起动问题…………………………………………………………

4 起动方法…………………………………………………………

二、 永磁同步电机的控制策略和设计…………………………………

（一）永磁同步电机的控制策略………………………………………

   1 恒压频比控制………………………………………………………

   2 矢量控制……………………………………………………………

3 直接转矩控制………………………………………………………

（二）永磁同步电机的设计………………………………………………

三、 永磁同步电动机的建模与仿真………………………………………

（一）基于Matlab的PMSM系统模型的建立…………………………

（二）PMSM的仿真模型……………………………………………………

1引言…………………………………………………………………

2 PMSM的仿真模型……………………………………………………

总结………………………………………………………………………………

参考文献…………………………………………………………………………

结束语……………………………………………………………………………

参考文献

[1]贺益康 许大中，电机控制[M]浙江:浙江大学出版社，2014

[2]林瑞光，电机与拖动基础[M]浙江:浙江大学出版社，2012

[3]洪乃刚，电力电子技术基础[M]北京:机械工业出版社，2010

[4]陈伯时，电力拖动自动控制系统[M]北京:机械工业出版社，2009

[5]王兆 安黄俊，电子电力技术[M]北京:机械工业出版社，2009

[6]顾绳谷，电机及拖动基础[M]北京:机械工业出版社，2009

[7]顾希谓，电机技术[M]西安: 西安工业大学出版社，2000

[8]唐任远，现代永磁电机理论与设计[M]北京:机械工业出版社，1997

[9]王志新，电机控制技术[M]北京:机械工业出版社，2011.

[10]唐任远，现代永磁电机理论与设计[M]北京：机械工业出版社，1997