基于MatlabSimulink的永磁同步电机矢量控制原理
MatlabSimulink对永磁同步电机(PMSM)_矢量控制原理
基于Matlab的永磁同步电机矢量控制原理摘要：在现代交流伺服系统中，矢量控制原理以及空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）技术使得交流电机能够获得和直流电机相媲美的性能。
永磁同步电机（PMSM）是一个复杂耦合的非线性系统。
关键词：永磁同步电机;电压空间矢量脉宽调制0、引言永磁同步电机（PMSM）是采用高能永磁体为转子，具有低惯性、快响应、高功率密度、低损耗、高效率等优点，成为了高精度、微进给伺服系统的最佳执行机构之一。
永磁同步电机构成的永磁交流伺服系统已经向数字化方向发展。
因此如何建立有效的仿真模型具有十分重要的意义。
对于在Matlab中进行永磁同步电机（PMSM）建模仿真方法的研究已经受到广泛关注。
本文介绍了电压空间矢量脉宽调制原理并给出了坐标变换模块、SVPWM模块以及整个PMSM闭环矢量控制仿真模型，给出了仿真模型结构图和仿真结果。
1、永磁同步电机的数学模型永磁同步电机在d-q轴下的理想电压方程为：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）式中，ud和uq分别为d、q轴定子电压；id和iq分别为d、q 轴定子电流；和分别为d、q轴定子磁链；ld和lq分别为定子绕组d、q轴电感；r为定子电阻；p为微分符号；lmd为定、转子间的d轴电感；ifd为永磁体的等效d轴励磁电流；pn为极对数；te为电磁转矩；tl为负载转矩；j为转动惯量；b为阻尼系数；为转子角速度。
2、电压空间矢量脉宽调制原理２.1电压空间矢量电机输入三相正弦电压的最终目的是在空间产生圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转矩。
直接针对这个目标，把逆变器和异步电机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制PWM 电压，这样的控制方法称为“磁链跟踪控制”，磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以又称“电压空间矢量PWM控制”。
空间矢量是按电压所加绕组的空间位置来定义的。
在图1中，A、B、C分别表示在空间静止不动的电机定子三相绕组的轴线，它们在空间互差120°，三相定子相电压U A、U B、U C分别加在三相绕组上，可以定义三个电压空间矢量U A、U B、U C，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律变化，时间相位互差120°。
MATLABSIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真
MATLABSIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真一、本文概述随着电机控制技术的快速发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）在工业、交通和能源等领域的应用越来越广泛。
矢量控制作为PMSM的一种高效控制策略，能够实现对电机转矩和磁链的精确控制，从而提高电机的动态性能和稳态性能。
然而，在实际应用中，矢量控制系统的设计和调试过程往往复杂且耗时。
因此，利用MATLAB/Simulink进行永磁同步电机矢量控制系统的仿真研究，对于深入理解矢量控制原理、优化控制策略以及提高系统性能具有重要意义。
本文旨在通过MATLAB/Simulink平台，建立永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，并对其进行仿真分析。
本文将对永磁同步电机的基本结构和数学模型进行介绍，为后续仿真模型的建立提供理论基础。
本文将详细阐述矢量控制策略的基本原理和实现方法，包括坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等关键技术。
在此基础上，本文将利用MATLAB/Simulink中的电机控制库和自定义模块，搭建永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，并对其进行仿真实验。
本文将根据仿真结果，对矢量控制系统的性能进行分析和评价，并提出优化建议。
通过本文的研究，读者可以全面了解永磁同步电机矢量控制系统的基本原理和仿真实现方法，为后续的实际应用提供有益的参考和指导。
本文的研究结果也为永磁同步电机控制技术的发展和应用提供了有益的探索和启示。
二、永磁同步电机数学模型永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种高性能的电机，广泛应用于各种工业领域。
为了有效地对其进行控制，我们需要建立其精确的数学模型。
PMSM的数学模型主要包括电气方程、机械方程和磁链方程。
PMSM的电气方程描述了电机的电压、电流和磁链之间的关系。
在dq旋转坐标系下，电气方程可以表示为：V_d &= R_i I_d + \frac{d\Phi_d}{dt} - \omega_e \Phi_q \ V_q &= R_i I_q + \frac{d\Phi_q}{dt} + \omega_e \Phi_d其中，(V_d) 和 (V_q) 分别是d轴和q轴的电压；(I_d) 和 (I_q) 分别是d轴和q轴的电流；(\Phi_d) 和 (\Phi_q) 分别是d轴和q轴的磁链；(R_i) 是定子电阻；(\omega_e) 是电角速度。
永磁同步电动机矢量控制调速系统Simulink仿真
摘要本文首先简要介绍了正弦波永磁同步电动机（PMSM）的结构特点和数学模型，在此基础上阐述了永磁同步电动机矢量控制的思想和自控变频调速方法。
着重介绍了正弦波脉冲宽度调制（SPWM），电流滞环跟踪PWM（CHBPWM）和电压空间矢量PWM（SVPWM）三种控制技术，并分别给出了基于这三种变频控制技术的永磁同步电动机矢量控制双闭环调速系统的Simulink仿真模型。
应用PID控制器设计方法进行系统参数整定，并进行动态仿真分析校正，最终达到了较为理想的稳、动态性能指标。
其中着重分析了转速微分负反馈在双闭环调速系统中抑制超调、改善动态性能和增强抗扰性能的作用。
关键词：永磁同步电动机矢量控制 SPWM CHBPWM SVPWM 仿真AbstractFirstly,this paper briefly describes the structural features of Sinusoidal Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) and it’s mathematical model.Then elaborating the theory of the Vector control and the method of Controlled frequency.It presents three control technology of SPWM,CHBPWM and SVPWM.It also gives the simulation model of double closed-loop control system of PMSM.We design the parameters of PID while simulating.Finally,we achieve the ideal performances of the system.It mainly analysises funtion of controlling overshoot and improving performances of the differential negative feedback of speed.Key words:PMSM Vector Control SPWM CHBPWM SVPWM Simulation目录摘要 (I)1 引言 (1)2 永磁同步电动机的数学模型 (1)2.1 永磁同步电动机的简介 (1)2.2 矢量控制原理 (2)2.2.1 矢量控制的基本原理 (2)2.2.2 矢量控制中的坐标变换 (2)2.2.3 矢量控制的磁链定向方式 (3)2.3 永磁同步电动机在dq0坐标系下的数学模型 (3)3 同步电动机变压变频(VVVF)调速系统 (4)3.1 同步电动机变压变频调速的特点及基本类型 (4)3.2 永磁同步电动机自控变频调速系统 (5)4 永磁同步电动机矢量控制调速系统Matlab/Simulink仿真 (6)4.1 基于SPWM技术的PMSM矢量控制调速系统 (6)4.2 基于CHBPWM技术的PMSM矢量控制调速系统 (6)4.2.1 电流滞环跟踪PWM（CHBPWM）控制技术 (6)4.2.2 CHBPWM-PMSM矢量控制调速系统仿真模型 (7)4.2.3 CHBPWM-PMSM矢量控制调速系统性能分析 (9)4.3 基于SVPWM技术的PMSM矢量控制调速系统 (15)4.3.1 电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术 (15)4.3.2 SVPWM-PMSM矢量控制调速系统仿真模型 (20)4.3.3 SVPWM-PMSM矢量控制调速系统性能分析 (21)4.4 本章小结 (22)5 总结与展望 (23)参考文献 (24)永磁同步电动机矢量控制调速系统Simulink仿真1 引言随着技术的飞速发展，人们的生活水平提高，各种自动化调速系统在人们生产生活中的应用不断增多，且使用环境也日益复杂，直流调速系统由于其结构复杂、制造困难、成本高等缺点日渐难以满足各种生产生活的要求。
基于MATLAB_Simulink的永磁同步电机矢量控制
式中， ω c 为电流控制系统的开环穿越角频率 ； K ip 为电流控制器的比例系数； L 为定子电感。 Jω c K ωp = ω KT
{
1 K ωi = ωω
（ 9）
K ωp 为速度控制器比例系数； K wi 为速度控制器积分系数； ω ωc 为速度控制器开环穿越角频率 （ 取值为 ω c 式中， 的几分之一） ； ω ω 为速度控制器的转折角频率（ 取值为 ω ω ≤ω c /5 ） 。 K ωp 由式（ 8 ） 可计算出 ω r = 1 330 ， 取 ω ωr = 300 ， ω ω = 20 ， 由式 （ 9 ） 可得 PI 速度控制器比例、 积分系数分别为 = 0． 22 ， K ωi = 0． 05 。按照上述方法设计出的 PI 速度控制器如图 3 所示。
图3
PI 速度控制器模块
iB 、 i C 经过 clarke 变 图 4 是坐标变换模块结构图。该模块的作用是将从电机定子检测到的三相电流 i A 、 park 变换得到转子电流 i d 、 i q 。相应的坐标变换方程如下： 换、 I d = 2 I a × sin（ ωt） + I b × sin ωt － 2 π + I c × sin ωt + 2 π 3 3 3 2π 2π 2 I q = 3 I a × cos（ ωt） + I b × cos ωt － 3 + I c × cos ωt + 3 I0 = 1 （ I a + I b + I c ） 3
1
永磁同步电机的数学模型
数学模型是描述实际系统性能和各物理量之间关系的数学表达式 。控制对象的数学模型应当能够准确 反应被控系统的静态和动态特性 ， 其准确程度是控制系统动、 静态性能好坏的关键。 对于永磁同步电机这类 强耦合的非线性系统， 它的数学模型是分析电机性能， 实现力矩和转速控制的理论基础。 本文描述了永磁同 ［1 － 2 BC ） 下的数学模型 ］， 步电动机在三相静止坐标系（ A对电机作如下假设： （ 1 ） 忽略铁芯的饱和现象。 （ 2 ） 忽略电机绕组的漏感。 （ 3 ） 转子绕组无阻尼。 （ 4 ） 不计涡流和磁滞损耗。 （ 5 ） 忽略磁场的高次谐波， 定子绕组的电流在气隙中只产生正弦分布的磁势 。 BC ） 下的电压模型为 永磁同步电动机三q + pψ q + ω r ψ f
永磁同步电机矢量控制matlab仿真
永磁同步电机矢量控制matlab仿真永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）的矢量控制（也称为场向量控制或FOC）是一种先进的控制策略，用于优化电机的性能。
这种控制方法通过独立控制电机的磁通和转矩分量，实现了对电机的高性能控制。
在MATLAB中，你可以使用Simulink和SimPowerSystems库来模拟永磁同步电机的矢量控制。
以下是一个基本的步骤指南：1.建立电机模型：使用SimPowerSystems库中的Permanent Magnet SynchronousMachine模型。
你需要为电机提供适当的参数，如额定功率、额定电压、额定电流、极对数、转子惯量等。
2.建立控制器模型：矢量控制的核心是Park变换和反Park变换，用于将电机的定子电流从abc坐标系变换到dq旋转坐标系，以及从dq坐标系变换回abc坐标系。
你需要建立这些变换的模型，并设计一个适当的控制器（如PI控制器）来控制dq轴电流。
3.建立逆变器模型：使用SimPowerSystems库中的PWM Inverter模型。
这个模型将控制器的输出（dq轴电压参考值）转换为逆变器的开关信号。
4.连接模型：将电机、控制器和逆变器连接起来，形成一个闭环控制系统。
你还需要添加一个适当的负载模型来模拟电机的实际工作环境。
5.设置仿真参数并运行仿真：在Simulink的仿真设置中，你需要设置仿真时间、步长等参数。
然后，你可以运行仿真并观察结果。
6.分析结果：你可以使用Scope或其他分析工具来查看电机的转速、定子电流、电磁转矩等性能指标。
这些指标可以帮助你评估控制算法的有效性。
请注意，这只是一个基本的指南，具体的实现细节可能会因你的应用需求和电机参数而有所不同。
在进行仿真之前，建议你仔细阅读相关的文献和教程，以便更好地理解永磁同步电机的矢量控制原理。
matlab_simulink_永磁同步电机_概述及解释说明
matlab simulink 永磁同步电机概述及解释说明1. 引言1.1 概述在电力传动领域中，永磁同步电机已成为一种重要的电机类型。
相比于传统的感应电机和直流电机，永磁同步电机具有高效率、高功率密度和较低的维护成本等优势。
随着现代工业对能源效率和环境保护的日益重视，永磁同步电机在工业应用中得到了广泛的推广和应用。
本文将介绍永磁同步电机及其与Matlab Simulink的结合。
首先，我们将简要介绍Matlab Simulink软件以及其在工程领域中的应用。
接下来，我们将详细介绍永磁同步电机的基本原理、结构特点以及在工业中的实际应用情况。
然后，我们将重点讲解如何使用Matlab Simulink建模永磁同步电机，并通过仿真设计过程详解该方法的具体操作步骤。
最后，我们将分析仿真结果，评估永磁同步电机性能以及控制策略调整优化方法论述与解释。
1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、Matlab Simulink简介、永磁同步电机简介、Matlab Simulink建模永磁同步电机原理及方法解析以及结论与展望。
在引言部分，我们将概述本文的主要内容和结构安排，为读者提供一个整体的框架。
接下来的各个部分将逐一介绍Matlab Simulink软件、永磁同步电机以及它们之间的关联，并详细解释如何使用Matlab Simulink建模永磁同步电机以及评估其性能和优化控制策略。
最后，我们将总结全文观点并对未来永磁同步电机建模与控制策略设计进行展望。
1.3 目的本文的目的是介绍Matlab Simulink和永磁同步电机，并阐述它们之间的关系。
通过对Matlab Simulink建模永磁同步电机过程的详细解释，读者可以了解到使用该软件进行系统建模和仿真的好处，并且理解永磁同步电机在工业中的应用情况以及其优势和局限性。
此外，我们还将分享一些调整优化方法，帮助读者评估永磁同步电机性能并设计出更高效的控制策略。
通过本文的阅读，读者将对Matlab Simulink和永磁同步电机有更深入的了解，并对未来的相关研究和应用有所展望。
[西沙河畔的芦苇]基于MatlabSimulink的永磁同步电机调速系统设计与仿真
![[西沙河畔的芦苇]基于MatlabSimulink的永磁同步电机调速系统设计与仿真](https://img.taocdn.com/s3/m/811b0603ba1aa8114431d9db.png)
交流调速系统课程设计报告基于Matlab/Simulink的永磁同步电机矢量控制系统的设计与仿真学院：年级：班级：电姓名：学号：基于Matlab/Simulink的永磁同步电机矢量控制系统的设计与仿真Simulation and Design on the Vector Control System of PMSMBased on Matlab/Simulink摘要在现代化工业生产中，电机及其控制系统占有着举足轻重的地位。
具有更高的运行精度，更大的调速范围，更短的调节时间的电机控制系统的开发是现代化工业控制领域的热门研究方向。
而永磁同步电机因其自身优良的特性，逐渐成为了工业控制中电机伺服系统中的主流电机，因此研究设计出能够适应现代化工业控制要求的永磁同步电机的控制系统有着越来越重要的意义。
本课题以电机的矢量控制算法为理论基础，研究了永磁同步电机的组成原理和数学模型，分析了电机的矢量控制系统的基本原理与控制策略，论述了永磁同步电机矢量控制系统实现的可行性，之后对电机的变频驱动技术SVPWM作了比较详尽的论述。
在控制系统的实际设计与搭建阶段，课题介绍了控制系统的主要电路，包括功率驱动电路，供电电路与电源电路以及传感器电路等等，在系统的软件设计中，描述了软件系统主要部分的程序流程，重点介绍了系统的中断流程，SVPWM的生成与输出，电机的启动与定位的PI算法和调节算法的软件实现，最后给出了永磁同步电机矢量控制系统软件实现的总体程序流程。
在课题的最后，对控制系统做了比较全面的运行仿真，测量了电机控制系统的输出波形和调整过程波形，对系统的性能做出了分析与评价，控制系统在经过调试以后，成功实现了电机矢量控制算法，有着良好的转矩与速度响应，调整精度高，运行比较稳定，基本达到了课题预期的效果。
关键词：永磁同步电机，矢量控制系统SVPWM，Matlab/SimulinkAbstractIn the modem industrial production, the electric motor and its control system occupy a prominent position. To develop a motor’s control system that has a higher running precision, larger speed-regulating range, and shorter adjusting time is a popular research direction in the modem industrial control system, and the Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) is gradually becoming the essential motor for the motor servo system because of excellent characteristics itself, so the research and design on the control system of PMSM which can adapt requirements for modern industrial control has more and more practical significance.This paper takes the vector control algorithm of motor as the theoretical foundation. First,it studies the PMSM’s composing principle and mathematical model, then analyses the basic principle and control strategy of vector control, and discusses the feasibility for the vector control system of PMSM, and then it makes a detailed treatise on SVPWM technique to drive the motor with frequency conversion.At the stage of actual designing and establishing for the control system , the paper introduces the main electric circuit of control system, including the power driving circuit, the power supply circuit and the sensor circuit etc., then it describes the main program flow of software system, and the points introduced are the interruption’s flow of system, the generation and output of SVPWM, the starting and position fixing algorithm of motor and PI adjustment with software implementation, in the last it shows the total software program flow for vector control system of PMSM.At the last part of paper, it takes an overall debugging for the control system, and measures many outputting and adjusting process wave forms and then it makes an analysis and evaluation on the performance of system. The control system succeeds to carry out the vector control algorithm on PMSM, and it can exhibits speed and torque response well. The system has a high adjusting precision and circulates stably, so it achieves the expectative effect basically.Key Words:PMSM; vector control system; SVPWM; Matlab/Simulink目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 电机现代控制技术的发展概况 (1)1.2 同步电机的分类与特点 (2)1.3 同步电机的调速控制系统 (4)1.4 现代电力电子技术的发展 (6)1.5 PWM技术的应用 (7)1.6 本论文的研究背景与主要内容 (8)2 永磁同步电机的原理与数学模型 (10)2.1 永磁同步电机组成与原理 (10)2.2 永磁同步电机的数学模型 (12)3 永磁同步电机矢量控制系统原理与实现 (15)3.1 电机矢量控制系统的基本思想 (15)3.2 电机矢量控制中的坐标变换 (15)3.2.1 矢量控制系统中的三种坐标系 (15)3.2.2 三相定子坐标系与两相定子坐标系变换(3s-2s) (17)3.2.3 两相定子坐标系与两相旋转坐标系变换(2s-2r) (18)3.2.4 两相定子坐标系与两相转子旋转坐标系的变换（2t-2s） (19)3.3 电压空间矢量的实现 (20)4 永磁同步电机直接转矩控制仿真 (24)4.1 仿真软件 (24)4.2 仿真模型 (24)4.2.1 定子电流转换模块 (25)4.2.2 定子电压转换模块 (25)4.2.3 定子磁链计算模块 (26)4.2.4 电磁转矩计算模块 (26)4.2.5 磁链位置判断模块 (26)4.2.6 开关表模块 (27)4.3 仿真结果分析 (27)5 结论 (30)参考文献 (31)1绪论1.1电机现代控制技术的发展概况电机现代控制技术是实现高性能伺服驱动的核心技术，也是先进的工业控制技术最具代表性的标志之一。
基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究
基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种应用广泛的高性能电机。
在工业领域，PMSM通常采用矢量控制方法来实现精确的速度和位置控制。
本文基于MATLAB对PMSM矢量控制系统进行仿真研究，探讨其工作原理及性能。
首先，PMSM的矢量控制系统由控制器、电机和传感器三部分组成。
其中，控制器根据电机的反馈信号和期望输出来计算电机的控制信号。
传感器用于测量电机的转速、位置和电流等参数，反馈给控制器。
通过调节控制信号，控制器可以实现电机的速度和位置控制。
在PMSM的矢量控制系统中，通常采用dq轴矢量控制方法，将三相电流转换为直流参考轴和旋转参考轴的dq坐标系，进而对电机进行控制。
其次，本文利用MATLAB软件对PMSM矢量控制系统进行了仿真实验。
首先，建立了PMSM电机的数学模型，包括电机的动态方程、反电动势方程和电流方程。
然后，在MATLAB环境中编写程序，实现电机模型的数值求解和控制算法的计算。
通过调节控制参数，可以对电机的速度和位置进行精确控制，并实时监测电机的工作状态。
在仿真实验中，通过改变电机的负载情况、工作电压和控制参数等条件，分析了PMSM矢量控制系统的性能。
实验结果表明，当负载增加时，电机的转动惯量增大，控制系统的响应时间变长，但依然可以实现精确的速度和位置控制。
当电机的工作电压增加时，电机的输出功率和转速增大，但也会产生更大的电流和损耗。
当控制参数的比例增益和积分时间常数变化时，系统的稳定性和动态性能均会受到影响，需要进行合理的调节。
总结起来，本文基于MATLAB对PMSM矢量控制系统进行了仿真研究，探讨了其控制原理和性能。
通过仿真实验，可以深入理解PMSM矢量控制系统的工作原理，优化系统的参数和性能，并为实际应用提供参考。
基于MATLAB的永磁同步电机矢量控制系统
基于MATLAB的永磁同步电机矢量控制系统永磁同步电机是一种高效率、高功率密度、高动态响应和高精度控制的电动机，常用于工业和汽车电动化领域。
矢量控制是一种先进的控制技术，能够实现永磁同步电机的高精度控制。
本文将介绍基于MATLAB的永磁同步电机矢量控制系统。
首先，建立永磁同步电机的数学模型。
永磁同步电机的转子磁极数为2p，电机公称功率为Pn，电机额定转速为n，永磁同步电机的动态方程为：d(iq)/dt = (Vdq - Rsiq - pLsiq * w)/Lsd(id)/dt = (Vdq - Rsid - pLsid * w)/Lsd(w)/dt = (Te - TL)/J其中，iq和id分别为同步坐标系dq下的电流分量，Vdq为dq坐标系下的电压，R和L为电机的电阻和电感，Ls为同步轴电感，p为磁极对数，w为电机转速，Te为电磁转矩，TL为机械负载转矩，J为电机转动惯量。
接着，实现永磁同步电机矢量控制系统的控制算法。
矢量控制的核心思想是将dq坐标系下的电压控制转化为电磁转矩控制。
矢量控制可以分为定子矢量控制和转子矢量控制两种方法。
在定子矢量控制中，电机定子电流与电压之间的关系可以表示为：Vdq = Rs * idq + Ls * d(idq)/dt + psi其中，Rs为定子电阻，idq为dq坐标系下的电流，psi为电机定子磁通。
可根据上式推导出磁通向量参考值，将参考磁通向量转化为参考电流向量，通过PI控制器控制电流，最终实现电机电磁转矩的控制。
最后，在MATLAB中搭建永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，对其进行仿真。
对于永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，需要建立永磁同步电机的有限元模型，并进行仿真计算。
Simulink是MATLAB中的一款建模和仿真软件，可以方便地搭建永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，并通过仿真结果来验证系统的性能。
实现永磁同步电机矢量控制系统需要考虑多种因素，如电机参数、控制算法、系统结构等。
基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制
基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制仿真姓名：学号：基于MATLAB永磁同步电动机矢量控制1 永磁同步电动机的简介永磁同步电动机（PMSM）的转子采用永久磁钢励磁，目前多采用钐钴合金等稀土永磁材料。
由于无需电流励磁，不要电刷和滑环，因此体积小、结构简单、使用方便、可靠性高，同时具备同步电动机功率因素高、无转差损耗等特点。
永磁同步电动机转子结构灵活多样，不用的转子结构往往带来自身性能上的特点，因而永磁同步电动机可根据需要使用不同的转子结构形式，其在一定的功率范围内，可以比电磁式同步电动机具有更小的体积和重量。
永磁同步电动机的分类也多种多样，按工作主磁场的方向不同分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同可分为内转子式和外转子式；按供电频率控制方式的不同可分为他控式和自控式；按反电动势波形的不同，可分为正弦波永磁同步电动机和梯形波永磁同步电动机。
本为主要研究正弦波永磁同步电动机矢量控制调速系统，因此以下的永磁同步电动机均指正弦波永磁同步电动机。
2 永磁同步电动机的数学模型永磁同步电动机是利用定子的三相交流电流和永磁转子的磁场互相作用所产生的电磁转矩来带动电机转子转动的。
当定子电流的频率固定时，转子的转速也是固定的，并且与该频率成正比:fPn（2-1）(min)60r//m其中n 是同步转速，f 是定子电流频率，Pm 是永磁同步电动机极对数。
改变电机转速需要变化定子电流频率，也就是要采用变频器对永磁同步电动机供电。
同时为了防止失步，必须保证电机转子的角频率与定子电源频率同步。
根据交流电机矢量控制原理，为了找出电机的控制规律，建立易于实现控制的数学模型，需要建立一个与永磁同步电动机转子同步旋转的d-q 坐标系，让d 轴与转子磁极重合，把永磁同步电动机定子的各参量都转化到d-q 旋转坐标系下。
假设电机是线性的，电机参数不随温度等外界条件变化而变化，忽略磁滞、涡流损耗，并认为转子无阻尼绕组，那么基于d-q 坐标系下的永磁同步电动机定子磁链方程为:d d d i L ψψ+= q q q i L =ψ （2-2）式中，r ψ为转子磁钢在定子上的耦合磁链，d L q L 分别为永磁同步电动机的直、交轴主电感;， d i , q i 分别为定子电流矢量的直(d)轴、交(q)轴分量。
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的快速发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的调速性能，在电动汽车、风力发电、机器人和工业自动化等领域得到了广泛应用。
然而，PMSM的高性能运行依赖于先进的控制系统，其中矢量控制（Vector Control, VC）是最常用的控制策略之一。
矢量控制，也称为场向量控制，其基本思想是通过坐标变换将电机的定子电流分解为与磁场方向正交的两个分量——转矩分量和励磁分量，并分别进行控制，从而实现电机的高性能运行。
这种控制策略需要对电机的动态行为和电磁关系有深入的理解，并且要求控制系统能够快速、准确地响应各种工况变化。
MATLAB/Simulink/SimPowerSystems是MathWorks公司开发的一套强大的电力系统和电机控制系统仿真工具。
通过Simulink的图形化建模环境和SimPowerSystems的电机及电力电子元件库，用户可以方便地进行电机控制系统的建模、仿真和分析。
本文旨在介绍基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真方法。
将简要概述永磁同步电机的基本结构和运行原理，然后详细介绍矢量控制的基本原理和坐标变换方法。
接着，将通过一个具体的案例，展示如何使用Simulink和SimPowerSystems进行永磁同步电机矢量控制系统的建模和仿真，并分析仿真结果，验证控制策略的有效性。
将讨论在实际应用中可能遇到的挑战和问题，并提出相应的解决方案。
通过本文的阅读，读者可以对永磁同步电机矢量控制系统有更深入的理解，并掌握使用MATLAB/Simulink/SimPowerSystems进行电机控制系统仿真的基本方法。
基于SimuIink的永磁同步电机矢量控制系统研究
基于SimuIink的永磁同步电机矢量控制系统研究时间：2012-05-31 09:00:11 来源：物联网技术作者：王洪诚，赵波，陈洁，文四名摘要：根据永磁同步电机(PMSM)在d-q坐标系下的数学模型，在Matlab／Simulink 环境下，构建了永磁同步电机磁场定向矢量控制的仿真模型，并对PMSM控制系统进行了仿真研究，同时用仿真结果表明了该仿真模型的有效性以及控制算法的正确性，为永磁同步电机控制系统设计和调试提供了理论基础。
关键词：Simulink；PMSM；矢量控制；仿真模型0 引言永磁同步电机作为一种新型的电机，在结构上去掉了电刷和换向器，运行可靠性较高；而且结构简单、体积小、运行时转子无损耗。
转子磁场定向的矢量控制是交流伺服系统中使用较为广泛的一种控制方式。
其基本原理是通过坐标变换，在转子磁场定向的同步坐标轴系上将电机定子的电枢电流分解为磁场电流和转矩电流并分别控制，使交流电机具有和传统直流电机同样优良的运行性能。
本文对基于转子磁场定向的矢量控制进行了理论分析与研究，运用Matlab／Simulink对其调速运行进行了建模与仿真。
1 永磁同步电机的数学模型为了实现永磁同步电机数学模型的解耦，通常采用dq0坐标下的数学模型，这样便于分析永磁同步电机的稳态和动态性能。
本文是根据Matlab7．0版本中的永磁同步电机数学模型来进行研究的。
式中，id、iq分别为定子电流的直轴分量和交轴分量，Ld、Lq分别为定子电感的直轴分量和交轴分量，p为极对数，R为定子电阻，ωr为转子角速度，λ为电机磁链。
在dq0坐标系下，永磁同步电机的转矩方程为：式中，第一项称为永磁同步电机的永磁转矩，第二项称为磁阻转矩。
永磁同步电机运动学方程：式中，J为电机转动惯量，F为摩擦系数，θ为转子的角度，Tm为电机的负载转矩。
2 矢量控制原理矢量控制又称转子磁场定向控制，磁场定向控制按同步旋转参考坐标系定向方式可分为转子磁场定向、气隙磁场定向和定子磁场定向。
matlab中三相永磁同步电机矢量控制模型
matlab中三相永磁同步电机矢量控制模型Matlab中三相永磁同步电机矢量控制模型是一种高精度的电机控制方法，其基本原理是通过电流控制来实现电机的转速、位置和转矩等参数的控制。
下面我将详细介绍Matlab中三相永磁同步电机矢量控制模型的原理、步骤和应用。
一、Matlab中三相永磁同步电机矢量控制模型的原理三相永磁同步电机是由永磁体和定子捆绑成一个整体的电机，其基本结构和特点是永磁体产生的磁场和定子绕组产生的磁场空间相互垂直且矢量相同，因此电机的控制比较精确且能效高。
矢量控制是一种广泛使用的方法，它的原理是将三相永磁同步电机的磁通分解成两个部分，分别控制正方向和反方向，从而实现精确的转速和转矩控制。
二、Matlab中三相永磁同步电机矢量控制模型的步骤1.电机模型创建在Matlab中创建三相永磁同步电机模型，包括模型的参数、控制算法和模拟环境。
2.电磁转矩和转速控制根据电机模型和控制算法，计算出合适的电磁转矩和转速控制策略，包括PI控制和PID控制等。
3.电流控制根据电磁转矩和转速控制策略，计算出合适的电流控制策略，包括P控制和B控制等。
4.矢量控制将电流控制策略转化为矢量控制策略，分别控制正方向和反方向磁通的大小和方向，从而实现精确的转速和转矩控制。
5.仿真和优化通过电机仿真和优化，得出最优的控制参数和控制策略，从而实现实际应用。
三、Matlab中三相永磁同步电机矢量控制模型的应用三相永磁同步电机矢量控制模型广泛应用于电机驱动、机床控制、自动化装置、船舶、轨道交通和风力发电等领域，其主要优点是控制精度高、能效高、噪声小、可靠性强、使用成本低等。
总结起来，Matlab中三相永磁同步电机矢量控制模型是一种高精度的电机控制方法，其原理是将三相永磁同步电机的磁通分解成两个部分，通过电流控制来实现电机的转速、位置和转矩等参数的控制。
在实际应用中，三相永磁同步电机矢量控制模型具有广泛的应用前景和发展潜力。
simulink永磁同步电机模块原理
simulink永磁同步电机模块原理
Simulink永磁同步电机（PMSM）模块的原理基于矢量控制。
矢量控制的
基本思想是模仿直流电机的磁场定向方式。
在Simulink的PMSM模块中，以转子磁链方向作为旋转坐标系的参考方向，将定子电流分解为与转子磁链同方向的定子电流励磁分量和与磁链方向正交的定子电流转矩分量。
这两个分量相互正交，分别采用控制器控制。
PMSM模块的工作原理可以细分为以下几个区域：
1. 恒转矩区：在此区域内，电机按最大扭矩电流比（MTPA）控制。
这个区间的电机运行受控制器最大电流的限制，电机输出最大恒定转矩。
此时电机产生的热量比较大。
2. 弱磁区Ⅰ：从基速到最大功率点转速的区间，电机的运行受到控制器最大电压和最大电流的限制。
在此区间内，电机可以按照恒功率输出。
在磁阻转矩的作用下，功率增加到最大功率点转速，但转矩是降低的。
此外，在小于基速的区域，由于反电动势接近控制器的最大电压，控制器电压达到饱和。
为了维持电压平衡并拓展转速，需要用允许的最小电流进行弱磁，消弱反电动势。
请注意，Simulink的PMSM模块在实际使用中可能需要根据具体的电机参数进行调整，以确保最佳的控制效果。
如需更多关于永磁同步电机（PMSM）模块的原理信息，建议请教电气工程专家或查阅相关文献资料。
【精选】基于Matlab永磁同步电机矢量控制的仿真分析 doc资料
基于Matlab永磁同步电机矢量控制的仿真分析《工业控制计算机》2021年第24卷第9期本文应用Matlab 强大的建模和仿真能力,在Matlab /Simulink 中搭建PMSM 矢量控制系统的仿真模型,这为PMSM伺服控制系统的分析与设计提供了有效的手段和工具。
1PMSM 的数学模型以及矢量控制原理1.1PMSM 的数学模型为了便于分析,电机的数学模型推导前作如下假设:①忽略铁心饱和、涡流和磁滞损耗;②永磁转子没有阻尼作用;③三相定子绕组在空间呈星形对称分布,定子各绕组的电枢电阻和电感相等;④感应电动势及气隙磁场均按正弦分布,且不计磁场的各项谐波。
则电机三相绕组的电压回路方程如下:u au b u c=r 000r 000M M r i ai b i c+p L M M M L M M M M MLi ai b i c+p φf sin (θr φf sin (θr -2π3φf sin (θr +2π3(1其中:u a 、u b 、u c 分别为三相定子绕组电压;i a 、i b 、i c 分别为三相定子绕组电流;r 每相定子绕组电阻;φf 转子永磁体磁链;L 每相绕组的自感;M 每相绕组的互感;θr 转子位置角,即转子q 轴与a 相轴线的夹角;p 微分算子,p=d /dt 。
因为三相绕组为星形连接,有i a +i b +i c =0(2将(2代入(1中,则可得到PMSM 在abc 静止坐标系的电压方程:u a u b u c MM =r+p (L-M000r+p (L-M00r+p (L-M MMi a i b i cMM+pφfsin (θrφfsin (θr-2πφfsin (θr +2π3(3利用clark 和park 变换,先将三相abc 静止坐标系变换到两相αβ静止坐标系,再变换到两相dq 旋转坐标系,得到相应的动态磁链以及电压方程:φd =L d i d +φf φq =L q i qM (4u d =ri d +L d pi d -ωr φq u q =ri q +L q pi q +ωr φdM(5其中:ωr 为转子电角速度,有θr =ωr t ;电机是表面式PMSM ,所以L d =L q =L-M ,分别为直、交轴同步电感;u d ,u q ,i d ,i q ,φd ,φq 分别为直、交轴上的电压、电流和磁链分量。
基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统仿真研究
基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统仿真研究一、本文概述随着电机控制技术的快速发展，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的调速性能，在众多工业领域得到了广泛应用。
为了充分发挥永磁同步电机的性能优势，需要对其进行精确的控制。
矢量控制作为一种先进的电机控制策略，能够实现对电机转矩和磁链的独立控制，从而提高电机的动态和稳态性能。
对基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统进行仿真研究，对于深入理解电机控制原理、优化控制系统设计以及推动电机控制技术的发展具有重要意义。
本文旨在通过Matlab仿真平台，构建永磁同步电机的矢量控制系统模型，并对其进行仿真分析。
文章将介绍永磁同步电机的基本结构和工作原理，为后续的控制系统设计奠定基础。
接着，将详细阐述矢量控制的基本原理和实现方法，包括坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等关键技术。
在此基础上，文章将构建基于Matlab的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型，并对其进行仿真实验。
通过对仿真结果的分析，文章将评估矢量控制策略在永磁同步电机控制中的应用效果，并探讨可能的优化措施。
二、永磁同步电机的基本原理和特性永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种利用永久磁铁作为转子励磁源的同步电机。
其工作原理主要基于电磁感应定律和电磁力定律，结合现代电力电子技术和先进的控制理论，实现了对电机的高性能控制。
永磁同步电机的核心构造包括定子绕组和永磁体转子两大部分。
定子绕组与交流电源相连，通入三相对称电流后会产生旋转磁场，类似于异步电机中的定子磁场。
不同于异步电机的是，PMSM的转子上镶嵌有高性能稀土永磁材料，这些永磁体在电机运行时不需外部电源励磁，即可产生恒定的磁场。
当定子旋转磁场与转子永磁磁场相互作用时，便会在电机内部形成一个合成磁场，从而驱动转子跟随定子磁场同步旋转。
高效节能：由于取消了传统同步电机所需的励磁绕组和励磁电源，永磁电机减少了励磁损耗，效率通常能达到90以上，尤其在宽负载范围内保持较高的效率水平。
永磁同步电动机矢量控制
矢量控制是交流电机的一种高性能控制技术，其基本思想是将交流电机模拟成直流电机的控制规律进行控制。
永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小等优点，它没有直流电机的换向器和电刷、没有励磁电流，因而具有效率高、功率因数高，力矩惯量比大，定子电流、电阻损耗小，且转子参数可测和控制性能好等特点。
永磁同步电机的矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、可进行大范围调速或定位控制。
本文在simulink 环境下，对永磁同步电机矢量控制系统进行仿真建模，并对仿真结果进行分析。
1数学模型永磁同步电机模块可工作于电动机方式或发电机方式，运行方式由电机电磁转矩符号决定（为正则是电动机状态，为负则是发电机状态）。
对永磁同步电机模型作如下假设：不考虑铁心饱和，忽略端部效应；涡流损耗、磁滞损耗忽略不计；定子三相电流产生的空间磁势及永磁转子的磁通分布呈正弦波形状，忽略磁场的高次谐波；不考虑转子磁场的突极效应；永磁材料的电导率为零，永磁体的磁场恒定不变。
运用坐标变换理论，可以得到在同步旋转的两相坐标系下（d-q ）的永磁同步电机的数学模型。
电压方程为：q d d d P Ri u ωψψ-+= （1.1） d q q q P Ri u ωψψ-+= （1.2）定子磁链方程为：f d d d i L ψψ+= （1.3）q q q i L =ψ （1.4）电磁转矩方程为：)(q d d q p e i i n T ψψ-= （1.5）式中：d u 、q u 、d i 、q i 、d ψ、q ψ分别为d-q 轴上的定子电压、电流和磁链分量；R 为电机定子绕组电阻；d L 和q L 分别为永磁同步电机d-q 轴上的电感；f ψ为永磁体在定子上产生的耦合磁链；ω 为d-q 坐标系的旋转角频率；e T 为电机电磁转矩；p n 为磁极对数；p 为微分算子。
2 空间电压矢量控制方法采用空间矢量脉宽调制（SVPWM ）设计逆变器，可以大大减少开关动作次数，并且有利于数字化实现。
MATLABSIMULINK永磁同步电机无传感器矢量控制系统仿真word精品文档6页
MATLABSIMULINK永磁同步电机无传感器矢量控制系统仿真Abstract：The vector control system of PMSM（Permanent Magnetic Synchronization Motor）has a wide application prospect in the fields of electric cars and steamship etc.The simulation research of vector control PMSM system can provide methods for PMSM vector control system design and realization.This thesis involves in simulation research of speed loop modulation，PI（Proportion Integration）adjustment and dq/αβ transformation，gaining SVPWM（Space Vector Pulse Width Module）waves and double loop systems based on module structure under the environment of MATLAB/SIMULINK.Scope module was used to observe the stator current，rotating angle，revolution speed of rotator and rotating of torque.Through adjusting the module parameters timely，vector control and velocity modulation of PMSM was realized.The simulation results indicate that vector control system has the characteristics of fast speed up，strong overload capacity and ideal speed adjustment.1.引言随着高性能永磁材料、大规模集成电路和电力电子技术的发展，永磁同步电机因为其功率密度高，体积小，功率因数和高效率而得到发展，且引起了国内外研究学者的关注[1]。
永磁同步电机矢量控制的MATLAB仿真研究报告
永磁同步电机矢量控制的MATLAB仿真研究永磁同步电机/矢量控制/仿真/模型1 引言永磁同步电机〔PMSM〕相对于其它形式的电机有着自身显著的特点：在基速以下不需要励磁电流，在稳定运行的时候没有转子电阻损耗，可以显著的提高功率因数；不设有电刷和滑环，构造简单，使用方便，可靠性高；并且相对于同功率因数下的其它电机来说，体积要小的多，近年来，随着电力电子技术，微电子技术，稀土永磁材料的迅速开展，及永磁电机研究开发经历的成熟，使得永磁同步电机广泛应用于国防，工农业和日常生活中[1]。
由于永磁同步电机是一个多变量，非线性，高耦合的系统，其输出转矩与定子电流不成比例，而是复杂的函数关系，因此要得到好的控制性能，必须对其进展磁场解耦，而这些特点恰好适用于矢量变化控制技术，而且在永磁同步电机的矢量控制过程中没有在感应电机中的转差频率电流而且受转子参数的影响较小，所以永磁同步电机上更容易实现矢量控制[2]，因此，对永磁同步电机的矢量控制模型的研究成为研究者广泛关注的课题。
本文在分析永磁同步电机的数学模型的根底上，借助MATLAB/SIMULINK的强大仿真建模能力，建立了PMSM 的矢量控制系统的仿真模型，同时还详细的介绍了矢量控制系统中的各控制单元模型的建立，并对其控制结果进展分析。
2 永磁同步电机的数学模型图1 PMSM的部电磁构造一台PMSM的部电磁构造如图1所示，其中各相绕组的轴线方向也作为各相绕组磁链的正方向，电流的正方向也标在图中，可以看出定子各相的正值电流产生各相的负值磁链，而定子绕组的电压正方向为电动机惯例。
在建立数学模型之前做如下的假设：忽略铁心饱和；不计涡流和磁滞损耗；转子上没有阻尼绕组；永磁材料的电导率为0；相绕组中感应电动势波形是正弦波。
根据以上的假设和一系列的推导可得到PMSM 在d-q坐标系下的数学模型如下。
定子电压方程：(1)(2)定子磁连方程：(3)(4)将方程〔3〕和〔4〕代入到方程〔1〕和〔2〕，得到如下方程：(5)(6)将〔5〕-〔6〕合并得到如下方程：(7)将〔7〕方程变化成适合在Matlab/simulink环境下能搭建模型的方程，即。
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[2] 孙亚树,周新云,李正明. 空间矢量 PWM 的 SIMULINK 仿真[J]. 农机化研究，2003， 4（2）：105-106.
[3] 熊 健. 空间矢量脉宽调制的调制波分析[J]. 电气自动化，2002，（2）：7-9. [4] 李永东. 交流电机数字控制系统[M]. 北京：机械工业出版社.2002. [5] 舒志兵, 等.交流伺服运动控制系统[M].北京：清华大学出版社.2006. [6] 范影乐. Matlab 仿真应用详解（第 2 版）[M]. 北京：人民邮电出版社
本文通过对电压空间矢量控制原理及算法的分析，得到了永磁同步电机的数学模型，运 用 Matlab/Simulink 软件，构建了永磁同步电机控制系统的模型，通过仿真结果可以看到系 统能平稳运行，具有良好的静、动态特性，仿真结果符合永磁同步电机的运行特性，也为实 际伺服系统的设计和调试提供了新的思路。 参考文献
图 2 三相 PWM 逆变器 逆变器共有 8 种工作状态，即 001、010、011、100、101、110、111、000。将其中 6 个非零的开关状态相电压值代入式（1.2），可得到 6 个空间电压矢量，如图 3 所示。
图 3 基本空间电压矢量 ２.2 零矢量的作用 在非零矢量作用的同时，插入零矢量的作用，让电机的磁链端点“走走停停”，这样可改 变磁链运行速度，使磁链轨迹近似为一个圆形，从而实现恒磁通变频调速。改变非零矢量的 作用时间与总的作用时间的比值，就改变了输出电压的频率，也改变了输出电压的幅值。 ３.3 空间电压矢量控制算法 上面我们提到，控制过程包括非零矢量和零矢量的作用，非零矢量用来控制磁通的轨迹， 而利用零矢量改变磁通的运行速度。 现在以 U1、U2 作用区间为例，根据电压和时间乘积平衡原理，可以得到任意一个参考 电压矢量 Ur。
矢量控制的基本思想是在磁场定向坐标上，将电流矢量分解成两个相互垂直，彼此独立 的矢量 id(产生磁通的励磁电流分量)和 iq(产生转矩的转矩电流分量)，也就是说，控制 id 和 iq 便可以控制电动机的转矩。
按转子磁链定向的控制方法(id=0)就是使定子电流矢量位于 q 轴，而无 d 轴分量。此时 转矩 Te 和 iq 呈线性关系(由上转矩方程)，因此，只要对 iq 进行控制，就可以达到控制转 矩的目的。既定子电流全部用来产生转矩，此时，PMSM 的电压方程可写为：
电机输入三相正弦电压的最终目的是在空间产生圆形旋转磁场，从而产生恒定的电磁转 矩。直接针对这个目标，把逆变器和异步电机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制 PWM 电压，这样的控制方法称为“磁链跟踪控制”，磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所 以又称“电压空间矢量 PWM 控制”。
空间矢量是按电压所加绕组的空间位置来定义的。在图 1 中，A、B、C 分别表示在空 间静止不动的电机定子三相绕组的轴线，它们在空间互差 120°，三相定子相电压 UA、UB、
基于 Matlab 的永磁同步电机矢量控制原理
摘 要：在现代交流伺服系统中，矢量控制原理以及空间电压矢量脉宽调 制（SVPWM）技术使得交流电机能够获得和直流电机相媲美的性能。永磁同步电机（PMSM） 是一个复杂耦合的非线性系统。 关键词： 永磁同步电机; 电压空间矢量脉宽调制 0、引言
永磁同步电机（PMSM）是采用高能永磁体为转子，具有低惯性、快响应、高功率密度、 低损耗、高效率等优点，成为了高精度、微进给伺服系统的最佳执行机构之一 。永磁同步 电机构成的永磁交流伺服系统已经向数字化方向发展。因此如何建立有效的仿真模型具有十 分重要的意义。对于在 Matlab 中进行永磁同步电机（PMSM）建模仿真方法的研究已经受 到广泛关注。
矢量控制中用到的变换有：将三相平面坐标系向两相平面直角坐标系的转换（Clarke 变换）和将两相静止直角坐标系向两相旋转直角坐标系的变换（Park 变换）。坐标变换矩 阵的 Matlab 实现如图 5 和图 6 所示
1 PMSM 数学模型 永磁同步电机的矢量控制基于电机的 dqO 坐标系统。在建立数学模型前，可先作以下几
本文介绍了电压空间矢量脉宽调制原理并给出了坐标变换模块、SVPWM 模块以及整个 PMSM 闭环矢量控制仿真模型，给出了仿真模型结构图和仿真结果。 1、 永磁同步电机的数学模型
永磁同步电机在 d-q 轴下的理想电压方程为：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7） 式中，ud 和 uq 分别为 d、q 轴定子电压；id 和 iq 分别为 d、q 轴定子电流；和分别为 d、 q 轴定子磁链；ld 和 lq 分别为定子绕组 d、q 轴电感；r 为定子电阻；p 为微分符号；lmd 为定、转子间的 d 轴电感；ifd 为永磁体的等效 d 轴励磁电流；pn 为极对数；te 为电磁转矩； tl 为负载转矩；j 为转动惯量；b 为阻尼系数；为转子角速度。 2、 电压空间矢量脉宽调制原理 ２.1 电压空间矢量
图 4 U1 和 U2 合成机矢量控制的基本思想是把交流电机当成直流电机来控制，即模拟直流
电机的控制特点进行永磁同步电机的控制。为简化感应电机模型，可将电机三相绕组电流产 生的磁动势按平面矢量的叠加原理进行合成和分解，使得能够用两相正交绕组来等效实际电 动机的三相绕组。由于两相绕组的正交性，变量之间的耦合大大减小。
通过上面的简化过程可以看出，只要准确地检测出转子空间位置的 θ 角，并通过控制逆 变器使三相定子的合成电流(磁动势)位于 q 轴上，那么，通过控制定子电流的幅值，就能很 好地控制电磁转矩。此时对 PMSM 的控制，就类似于对直流电机的控制。 2．2 矢量控制调速系统的控制组成
在电机起动时，就应当通过软件进行系统初始定位，以获得转子的实际位置，这是永磁 同步电机实现矢量控制的必要条件。首先，应通过转子位置传感器检测出转子角位置 ωr， 同时计算出转子的速度 n，然后检测定子(任两相)电流并经矢量变换，以得到检测值 id 和 iq， 然后分别经 PI 调节器输出交直流轴电压值 ud 和 uq，再经过坐标变换后生成电压值 uα 和 uβ，最后利用 SVPWM 方法输出 6 脉冲逆变器驱动控制信号。 6、结束语
UC 分别加在三相绕组上，可以定义三个电压空间矢量 UA、UB、UC，它们的方向始终在各 相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律变化，时间相位互差 120°。
图 1 三相电压矢量 将图 1 的平面看成是一个复平面，则
（1.1） 三相合成的空间电压矢量 U 可写为
由于
（1.2） 都是正弦量，利用欧拉公式可得
（1.3）
我们可以看到三相电压空间矢量的合成空间矢量 是一个旋转空间矢量，它的幅值是每 相电压值的 1.5 倍，其旋转的角速度等于正弦电压量的角频率。
磁链和电流空间矢量
电压平衡方程的矢量表示
（1.4） 在转速不太低时，RI 较小，故
（1.5） 式（1.5）表明：电压矢量的大小等于磁链的变化率，而电压矢量的方向就是磁链运动 的方向。 在调速系统中，电机由三相 PWM 逆变器供电，如图 2 所示。为使电机对称工作，必须 三相同时供电，即在任一时刻一定有处于不同桥臂下的三个器件同时导通，而相应桥臂的另 三个功率器件则处于关断状态。
点假设：即忽略铁心饱和，不计涡流及磁滞损耗，转子上没有阻尼绕组，永磁材料的电导率 为零，电机电流为对称的三相正弦电流。在上述假设的基础上，运用坐标变换理论，便可得 到 dqO 轴下 PMSM 数学模型。
该模型的电压、磁链、电磁转矩和功率方程(即派克方程)如下：
2 矢量控制系统 2．1 矢量控制基本原理