Matlab永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真(3)
1.1.2永磁同步电机的特点与优点
（1） 永磁同步电机的特点
永磁同步电动机的转速与电源频率一直保持准确的同步关系，想要控制电机的转速，直接控制电源频率就行。
因负载的波动而引起的电机转矩的扰动对于永磁同步电机这种具有具有较硬的机械特性的电机来说影响微乎其微。
永磁同步电机转子上有永久磁铁，所以基本无需励磁，因此即便电机在很低的转速下依然能保持同步运行，调速范围宽。
（2）永磁同步电机的优点
明显的节能效果。永磁同步电机无励磁损耗，又由于定子、转子同步，转子铁心也没有铁耗，因此永磁同步电机的效率比电励磁同步电机和异步电机要高，而且不需要从电网吸取滞后的励磁电流，从而节约了无功，提高了功率因数。通过实验证明，永磁同步电机比异步电机节约能耗，而且效率高。
稀土永磁同步电机较异步电机尺寸很小，是高密度、高效率的电机。
大大简化了转子的结构，提高了电机运行的稳定性。
1.2 永磁同步电机控制系统概论
永磁同步电机的主要特点为转速与电源频率同步，因此可采用变压变频（Variable Voltage Variable Frequency）实现速度控制，为了提高控制的性能和降低成本，VVVF控制策略得到了巨大发展，新型的控制策略也不断提出：
（1） 转速开环恒压频比控制：该控制方法从电机的稳态特性推导得出。其只要求控制变量的幅值，而且反馈量是与给定量成正比的直流量，追究本质是一种标量控制。所以控制原理与结构简单，成本低，容易实现，能满足一定的调速要求，恒压频比控制在实际运用中仍广泛使用。但由于采用单变量系统的控制，稳定性能不高，动态性能不够理想，参数难以设计等缺点也十分明显。
（2） 矢量控制：该控制方法是将交流电机和直流电机分析、对比来解释其工作原理，并由此创造了交流电机等效直流电机控制的首例。矢量控制使人们看到交流电机控制复杂，却依旧可以实现电磁转矩、电机磁场独立控制的本质。
（3） 直接转矩控制：该控制方法是在空间矢量调速理论的基础上发展起来的一种新型交流电动机调速策略，其在异步电动机调速系统中的应用已经比较成熟 ,但在永磁同步电动机控制系统中的应用研究相对滞后。由于永磁同步电动机具有诸多优点，应用日益广泛，因此直接转矩控制在永磁同步电动机中的应用研究成为当前运动控制研究的热点课题[3]。
1.3 本文主要工作
（1） 了解永磁同步电机的相关理论基础：工作原理，坐标变换，在此基础上建立其在三相定子坐标系，静止坐标系，旋转坐标系上的数学模型。
（2） 了解永磁同步电机的控制系统，对矢量控制系统进行了详细的分析，并对控制过程进行简述。
（3） 运用Matlab/Simulink工具对永磁同步电机的矢量控制系统的各个模块进行仿真模拟，并在此基础上对各个模块加以连接，得出矢量控制的整个系统，并进行仿真，验证矢量控制的合理性。
2 永磁同步电机的工作原理和控制系统
2.1 永磁同步电机的结构和类型
永磁同步电动机主要由定子和转子两大部分组成。
永磁同步电动机的定子是指电动机在运行状态下静止不动的部分，其与异步电动机定子结构相似，主要是由硅钢片、三相对称的绕组、固定铁心的机壳及端盖部分组成。
永磁同步电动机的转子是指电动机在运行状态下可以自由旋转的部分，采用永磁材料组成，如钦铁硼等。这样的永磁稀土材料具有很大的剩磁和矫顽力，加上它的磁导率与空气磁导率相仿，对于径向结构的电动机交轴和直轴磁路磁阻都很大，可以很大程度上的减少电枢反应。