电力电子器件是组成电力电子设备性的微元，是设备性能好坏的关键所在，而电力电子 设备是电机控制技术中不可或缺的关键元素，因此电力电子器件的先进程度很大程度上影响 了电机控制技术理论的发展。上世纪五十年代末晶闸管（SCR）的问世标志着电力电子器件 发展开始进入崭新的一页，出现一些门极可控型器件，比如门极可关断晶闸管（GTO），功率 场效应管（MOSFET），绝缘栅门极双极型晶体管（IGBT）等等的出现[2]，推动了电力电子学 的飞速发展。上述这些 IGBT 等通过在门极通入低电平即可实现自关断的全控型器件，使得 电机控制系统中的逆变电路等部分结构简单化，大大提高了运行效率，电机的调速范围也因此拓宽，优化了动态响应性能。 为了减少电机设计及其调试过程的费用，计算机仿真技术是必不可少的，它使工程的总

成本降低，大大减短电机产品的设计时间。永磁电机本体的设计优化过程需要通过有限元遗 传算法来实现，算法固然先进，但其所需的机时也更可观，随着计算机技术的飞速发展，这 一问题基本得到解决。另外，近年来，计算机仿真技术的不断成熟已经基本解决了驱动电路 及负载因素等产生的负面影响，可用于对电机控制系统进行仿真的 CAD 软件主要有 MATLAB 和 SPICE 等，MATLAB/SIMULINK 仿真环境凭借其强大的建模仿真功能，友好的界面，成 为本次课题的首选。

永磁电机控制系统是建立在先进的控制理论日渐完备的基础之上的。电机调速系统中矢 量控制技术是目前最具代表性的，它的基本思想可以归纳为要像控制直流电机一样来控制交 流电机，这种控制策略必须通过相应坐标变换，设法使永磁电机的三相定子电流解耦，转换 为相互独立并垂直的转矩电流分量和励磁电流分量，通过分别对两个分量独立调节，永磁同 步电机便能等效成永磁直流电机来控制了。由于这种控制方式必须要对空间电流矢量进行坐 标变换，那么这种基于空间电流矢量的控制方式便被称作矢量控制。本课题就是研究矢量控 制方式对永磁同步电机的运行特性产生的影响，以此来分析此控制方式的优缺点，更深入地 理解电机控制系统理论。

1。2 本课题要完成的主要工作

本课题要在学习永磁同步电机的基础上实现对其矢量控制，在课题完成的过程中，主要 有以下步骤：

1) 学习理解永磁同步电机的结构和工作原理，并体会电机在上述各种坐标系下的电压方程、 磁链方程和转矩方程特点，并了解永磁同步电机的具体优势及主要应用领域。

2) 学习理解永磁同步电机的矢量控制系统相关原理以及其实现方法，并在 SIMULINK 环境 下搭建出其在闭环控制系统中的仿真模型。

3) 明白电压空间矢量脉宽调制技术的意义，掌握其具体实现方式，并将其运用到电机仿真模 型中。

4) 对仿真结果进行分析，得出永磁同步电机在矢量控制系统下定子电流、转速和电磁转矩稳 态和动态特性情况，并分析此控制方式的优缺点。

本文在完成以上学习的基础上，在第 1 章简述了永磁同步电机的发展概况及推动永磁同

步电机发展的主要因素。第 2 章重点介绍永磁同步电机不同分类方法及定转子基本结构，归 纳出电机在不同坐标系下数学模型中的电压方程、磁链方程和转矩方程形式，据此理解矢量

控制原理，并介绍这种电机的特点。第 3 章讲述电机矢量控制系统的基本原理及其优势，给 出仿真模型并依次对其中的坐标变换模块，电压空间矢量脉宽调制模块，PI 调节器模块，逆 变电路模块分析。第 4 章则给出仿真系统各参数的动态响应，总结出矢量控制系统的优缺点。论文网