1.3本文研究的主要内容 2

1.4本课题的研究意义 3

第二章永磁同步电机的数学模型与矢量控制原理 5

2.1永磁同步电机的结构 5

2.2永磁同步电机的工作原理 6

2.3永磁同步电机的数学模型 6

2.3.1永磁同步电机在A-B-C坐标系下的数学模型 6

2.3.2坐标变换 8

2.3.3永磁同步电机在α-β坐标系下的数学模型 11

2.3.4永磁同步电机在d-q坐标系下的数学模型 11

2.4空间矢量脉宽调制技术SVPWM 12

2.5永磁同步电机矢量控制系统构建 14

2.6PI调节器设计 15

2.6.1常规PI控制器的设计 15

2.6.2控制器的参数设定 16

2.7本章小结 19

第三章永磁同步电机矢量控制系统硬件设计 20

3.1硬件总体设计 20

3.2主控制器STM32F103介绍 21

3.3STM32外围电路设计 23

3.3.1STM32F103工作电路的设计 23

3.3.2控制系统电源电路设计 23

3.3.3电机驱动电路的设计 24

3.3.4电流采样电路的设计 26

3.3.5RS232通信电路设计 26

3.4本章小结 27

第四章永磁同步电机矢量控制软件设计 28

4.1软件开发平台简介 28

4.2软件总体框架 28

4.3控制系统子程序设计 29

4.3.1初始化子程序的设计 29

4.3.2电机控制状态机设计 30

4.3.3转子位置检测程序 32

4.3.4矢量控制算法的实现 33

4.3.5故障保护程序设计 34

4.4本章小结 35

第五章实验结果及分析 36

5.1实验结果 36

5.2实验分析 39

第六章结论 40

致谢 41

参考文献 42

第一章绪论

1.1永磁同步电机的特点

永磁同步电机的功率覆盖范围较大，从几毫瓦到十几千瓦都有对应的产品，又因其励磁为永磁，较容易做到小型化与轻量化，并且在船舶、航空航天、国防、工业设备上有着广泛的使用。以下详细阐述永磁同步电机的优点：

（1）工作效率高、可靠性高永磁同步电机与常见的有刷电机相比较，使用电子换向替代原来的机械换向，减少了机械磨损和电能浪费，也提高了电机的可靠性。而且与传统的交流异步电机相比，由于永磁同步电机的励磁由永磁体提供，故不需要在定子或转子中通直流电产生励磁，从而消除了原来励磁回路上产生的损耗。