（2）功率因素高永磁同步电机在电机的设计阶段，可以根据实际的使用需要对功率因数进行设定。其功率因数高，故在功率不变的情况下，采用该电机具有电流小，定子损耗小，更为节能。并且由于电流的减小，整个控制系统的器件在选型时可以选择更小的规格，降低制造的成本。

（3）转矩波动小、转速平稳永磁同步电机无论在低速还是高速状态下都可以保持稳定的转矩输出和转速输出。

1.2永磁同步电机调速系统的发展现状与趋势

1.3本文研究的主要内容

本课题采用PMSM作为驱动电机，应用矢量控制(FOC)技术，实现永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计，主控采用意法半导体公司的电机控制专用主控芯片STM32F103，采用ST的FOC电机库及相关解决方案，设计出一套PMSM的矢量控制系统。主要内容如下：

（1）确定控制方案。分析矢量控制系统设计的具体步骤，以及每个步骤的做法、需要使用到的知识以及可能需要用到的软件。对PMSM在各个坐标系下的数学模型以及其矢量控制（FOC）理论进行深入的分析研究，并在对这些理论研究的深入理解基础上，确定整个系统的控制方案。

（2）完成矢量控制系统的软硬件设计矢量控制（FOC）系统的硬件部分采用意法半导体公司的STM32F103微控制芯片。根据电机的具体参数确定整个硬件电路的器件的选型，合理设计相关的控制、驱动、检测和保护电路。软件部分使用意法半导体的官方解决方案FOC电机库为基础，程序的编程思路采用状态机设计模式，确保在各个状态下PMSM矢量控制系统的稳定运行。对于矢量控制部分硬件、软件的详细设计，将在本文的第三章和第四章进行详细论述。

（3）进行矢量控制系统的调试

根据上述的步骤搭建好矢量控制系统的软件和硬件，使用STMotorControlWorkbench中的上位机调试软件，对控制系统进行实际调试。通过上位机软件可以测试矢量控制系统的调速性能以及稳速性能，并对之前配置不合理的控制参数进行调整，例如PID参数，通过反复的调试确定最优的控制参数。

（4）对实验结果进行分析总结通过对矢量控制系统的测试，记录下相关结果。并对整个PMSM控制系统中存在的问题进行分析、总结、整理，找出设计的控制系统存在的问题的解决方案或改进措施，方便进行下一步的改进。

1.4本课题的研究意义

如今，随着工业生产技术的不断革新以及人们对环保意识的逐步重视，但是现代社会的生活需要和工业技术对能源的需求变得越来越大，对能源的使用量会越来越大不会降低，这个问题的矛盾越来越明显，然而这个可以通过提高电能的使用效率来节省能源的消耗。所以在新能源广泛使用之前，解决上述问题的最有效的方法是尽可能的提高能源的利用效率。在常用的几种能源选项中，目前能实现能量传输最为方便、快捷和高效的一种能量传输方式是电能。同时电机在现在电能的消耗中占有很大的比例，所以提高电机的效率是提高电能的利用效率的关键，效率的提高可以大大减少电能的浪费。这符合当前节能环保的时代基调。

我国的稀土材料贮备丰富，对于高规格的永磁体的制作有天然的资源优势。所以，在我国，对PMSM和BLDC进行研究、探索等一系列科研工作具有光明的前景，所以我们应该抓住稀土贮备量大这一资源优势，发展PMSM的设计与PMSM的控制系统设计，让我国在永磁电机领域走在世界的前列。

较于传统电机，PMSM结构简单，无需电刷、集电环等易损结构，发生故障的概率小，可靠性更高。PMSM因其结构优势可以进一步增大气隙磁密度，转速、功率质量比也随之提高了，从而利于电机的轻型化。这些优秀特性使得永磁同步电机在市场上接受度更高，所以也对调速系统提出了更高的要求，用更好的调速系统充分发挥永磁同步电机的各项技术优势。尽管PMSM有众多的结构优势，但也不得不承认这种电机也存在着一些不足和限制，我们需要在进行充分的研究分析后，避免这些不足或者限制对电机调速性能的影响。所以对PMSM进行深入研究分析是有必要有意义的。