【正文】 瓶頸和國(guó)外技術(shù)封鎖的國(guó)內(nèi)高性能交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)及產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交流控制技術(shù)，尤其是最具有應(yīng)用前景的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器控制技術(shù)，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用滑模觀測(cè)器計(jì)算轉(zhuǎn)速，用矢量控制的策略在傳統(tǒng)PI控制的基礎(chǔ)上引入模糊控制方法，并在MATLAB/ SIMULINK下建立仿真模型來(lái)分析永磁同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各方面性能，然后基于DSP實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，達(dá)到了比較理想的效果。本課題的研究對(duì)無(wú)位置傳感器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。早期對(duì)永磁同步電機(jī)的研究主要集中在固定頻率供電下的電機(jī)運(yùn)行特性研究，特別是其穩(wěn)態(tài)特性和直接起動(dòng)性能的研究。永磁同步電機(jī)的直接起動(dòng)是依靠阻尼繞組提供的異步轉(zhuǎn)矩將電機(jī)加速到接近同步轉(zhuǎn)速，然后由磁阻轉(zhuǎn)矩和同步轉(zhuǎn)矩將永磁同步電機(jī)牽入同步。80年代以來(lái)，隨著各種相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，有關(guān)永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究成果不斷涌現(xiàn)，為高性能永磁同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的電流控制方法對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行特性有很大影響，必須研究不同電流控制方法時(shí)系統(tǒng)所具有的動(dòng)靜態(tài)特性[8]。一般情況下，永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須具有較寬的調(diào)速范圍，很穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩輸出特性。為了滿足實(shí)際需要，在額定轉(zhuǎn)速以下電機(jī)按恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，以盡快加速到額定轉(zhuǎn)速；在額定轉(zhuǎn)速以上，電機(jī)滿容量下按恒功率運(yùn)行。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)定子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不斷增加，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定程度時(shí)，由于逆變器容量恒定，其輸出電流將不能跟蹤電流給定，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩下降，性能變差。為提高高速時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出能力，需對(duì)電機(jī)實(shí)施弱磁控制。然而，永磁同步電機(jī)的磁場(chǎng)是由永磁體產(chǎn)生的，不能像直流電機(jī)和異步電機(jī)那樣進(jìn)行控制。為了實(shí)現(xiàn)弱磁，在電機(jī)電樞繞組中加入直軸電流，利用電機(jī)直軸電樞反應(yīng)抵消永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而提高永磁同步電機(jī)的高速運(yùn)行性能。進(jìn)入80年代中后期后，永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有代表性的幾項(xiàng)重大研究突破為：1986年，該系統(tǒng)是用于飛機(jī)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良等特點(diǎn)，為其后的永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)了永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的步伐；1994年，其方法是根據(jù)電機(jī)的負(fù)載情況，調(diào)整電流矢量的相角，充分利用內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩，增加電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和功率的輸出[9]；而后，“凸極式永磁同步電動(dòng)機(jī)的恒功率運(yùn)行能力”的論文，主要討論了凸極式永磁同步電動(dòng)機(jī)的恒功率運(yùn)行區(qū)域與電機(jī)凸極率的關(guān)系[10]。與此同時(shí)國(guó)內(nèi)交流調(diào)速領(lǐng)域的學(xué)者也對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速進(jìn)行了大量的研究：白弢，劉宴等對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的DSP控制進(jìn)行了研究，并提出了基于DSP的矢量控制系統(tǒng)[11]；山東大學(xué)的周以齊博士對(duì)高性能交流伺服系統(tǒng)控制技術(shù)進(jìn)行了研究，其半閉環(huán)控制獨(dú)具特點(diǎn)[12]；邱阿瑞對(duì)異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，提出無(wú)速度傳感器控制[13]；山東大學(xué)的徐衍亮博士對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率特性及擴(kuò)速能力進(jìn)行了深入的研究[14]；濟(jì)南大學(xué)的盧秋霞、機(jī)械工程學(xué)院的董學(xué)仁對(duì)基于DSP的無(wú)速度傳感器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)做了深入研究以及湖南大學(xué)的歐陽(yáng)紅林教授等對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)字化調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究[15,16]。交流永磁同步調(diào)速系統(tǒng)是由主電路和控制電路兩部分組成的，目前主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒(méi)有多大變化，系統(tǒng)的發(fā)展重點(diǎn)在控制電路部分。隨著新型電力電子器件的出現(xiàn)、DSP技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的運(yùn)用，永磁同步調(diào)速系統(tǒng)的研究出現(xiàn)了一些新的方向，主要包含以下幾個(gè)方面[17]。（1）電機(jī)數(shù)學(xué)模型分析方法的發(fā)展永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)控制精度，非線性系統(tǒng)狀態(tài)反饋線性化理論被逐步引入到電機(jī)控制中來(lái)，但由于該方法理論的復(fù)雜性，限制了它在電機(jī)控制系統(tǒng)中的推廣和應(yīng)用。分析非線性系統(tǒng)的另一種方法常用的控制方法－逆系統(tǒng)方法，其思想是對(duì)于給定系統(tǒng)，讓對(duì)象的模型生成可用反饋方法實(shí)現(xiàn)的原系統(tǒng)的“α階積分?jǐn)M系統(tǒng)”，再將控制對(duì)象補(bǔ)償成為具有線性傳遞關(guān)系的且已經(jīng)解耦的規(guī)范化系統(tǒng)（偽線性系統(tǒng)）[18]。最后用線性系統(tǒng)的各種設(shè)計(jì)理論完成系統(tǒng)的綜合。該方法具有在理論上形式統(tǒng)一，物理概念清晰直觀，容易被人們接受。（2）現(xiàn)代控制理論的引入交流電機(jī)矢量控制技術(shù)的提出，明顯改善了交流電機(jī)的調(diào)速性能。然而，傳統(tǒng)的矢量控制技術(shù)依賴于電機(jī)的模型和參數(shù)，而模型和參數(shù)在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中是變化的，這就使得電機(jī)的矢量控制無(wú)法達(dá)到理論上的性能指標(biāo)，滿足不了現(xiàn)代交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。現(xiàn)代控制理論的各種技術(shù)能夠使系統(tǒng)在模型或者參數(shù)變化時(shí)保持良好的控制性能[19]。自適應(yīng)控制技術(shù)是指在一定的數(shù)學(xué)模型、確定的算法下，可以在系統(tǒng)運(yùn)行情況變更時(shí)自動(dòng)辯識(shí)系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)，修改系統(tǒng)運(yùn)行程序，以期改善系統(tǒng)在控制對(duì)象和運(yùn)行條件發(fā)生變化時(shí)的控制性能。（3）人工智能技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)典或者現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)上的控制策略都依賴于電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，當(dāng)模型參數(shù)變化時(shí)，想獲得優(yōu)良的控制性能是研究人員面臨的重要課題。而近年來(lái)備受關(guān)注的智能控制，由于它擺脫了對(duì)被控對(duì)象模型的依賴，成為研究與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能控制已經(jīng)成為現(xiàn)代控制的重要分支，智能化電氣傳動(dòng)控制也成為目前電氣傳動(dòng)的重要發(fā)展方向，開(kāi)辟了電氣傳動(dòng)技術(shù)新紀(jì)元[20]。人工智能的專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等在電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究已經(jīng)取得了可喜成果。永磁交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在幾十年的發(fā)展進(jìn)程中，其控制策略不斷進(jìn)步，其中具有代表性的包括：恒壓頻比控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、非線性控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制、智能化控制等等[16,21]。（1）恒壓頻比控制具有位置檢測(cè)環(huán)節(jié)的永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)屬于自控式變頻調(diào)速系統(tǒng)的范疇。即給定定子電流后，電機(jī)定子電流頻率隨轉(zhuǎn)子位置的變化而變化，同時(shí)要使得電機(jī)在不同速度下都能保證定子電流達(dá)到給定電流值，必須調(diào)整永磁同步電機(jī)的端電壓，使之隨電機(jī)轉(zhuǎn)子速度的提高而增加，以補(bǔ)償永磁同步電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的升高，所以永磁同步電機(jī)自控式變頻調(diào)速本質(zhì)上滿足恒壓頻比條件，屬于恒壓頻比控制范疇。恒壓頻比控制依據(jù)的是電機(jī)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，不能控制電機(jī)動(dòng)態(tài)過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩，從而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)控制性能不夠理想，目前永磁交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本上不采用這種早期的控制模式。（2）矢量控制由德國(guó)學(xué)者Blaschke于1971年提出的矢量控制理論使交流電機(jī)控制由外部宏觀穩(wěn)態(tài)控制深入到電機(jī)內(nèi)部電磁過(guò)程的瞬態(tài)控制，從而使得永磁同步電機(jī)的控制性能得到了本質(zhì)的提高。矢量控制最顯著的特征是通過(guò)坐標(biāo)變換將交流電機(jī)內(nèi)部復(fù)雜耦合的非線性變量變換為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中靜止的直流變量（如電流、磁鏈、電壓等），從中找到約束條件，獲得某一目標(biāo)的最佳控制策略。（3）直接轉(zhuǎn)矩控制由Depenbrock教授于1985年提出的異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，是在定子坐標(biāo)系下分析交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在近似圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的前提下強(qiáng)調(diào)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制，省掉了矢量控制中坐標(biāo)變換等復(fù)雜計(jì)算。直接轉(zhuǎn)矩控制磁場(chǎng)定向時(shí)應(yīng)用的是定子磁鏈，只需知道定子電阻就可以把它觀測(cè)出來(lái)，相對(duì)來(lái)說(shuō)，該控制方法更不易受電機(jī)參數(shù)變化的影響[22]。近年來(lái)，直接轉(zhuǎn)矩控制方式被移植到永磁同步電機(jī)的控制中，隨著人們對(duì)其控制原理和關(guān)鍵技術(shù)的不斷深入研究，直接轉(zhuǎn)矩控制將在大力矩、快速響應(yīng)的數(shù)字化交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。（4）非線性控制交流電機(jī)是一個(gè)強(qiáng)耦合、多變量的非線性系統(tǒng)。非線性控制通過(guò)非線性狀態(tài)反饋和非線性變換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)解耦和整體線性化，將非線性、多變量、強(qiáng)耦合的交流電機(jī)系統(tǒng)分解為兩個(gè)獨(dú)立的線性單變量系統(tǒng)。其中，轉(zhuǎn)子磁鏈子系統(tǒng)包括兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)包括一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)。兩個(gè)子系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)按線性控制理論分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)。但是，非線性系統(tǒng)反饋實(shí)現(xiàn)線性化的前提是要獲得電機(jī)模型的參數(shù)和對(duì)系統(tǒng)的精確測(cè)量或觀測(cè)，而電機(jī)在運(yùn)行中參數(shù)會(huì)隨著各種因素的影響而發(fā)生變化，磁鏈觀測(cè)的準(zhǔn)確性也很難論證，從而影響系統(tǒng)的魯棒性，甚至造成系統(tǒng)性能惡化，目前這種控制方法需要在實(shí)踐中深入研究和完善。（5）滑模變結(jié)構(gòu)控制滑模變結(jié)構(gòu)控制是變結(jié)構(gòu)控制的一種控制策略，它與常規(guī)控制的根本區(qū)別在于控制的不連續(xù)性，它是一種使系統(tǒng)“結(jié)構(gòu)”隨時(shí)變化的開(kāi)關(guān)特性。其主要思想是，根據(jù)被調(diào)量的偏差及其導(dǎo)數(shù)，有目的性地使系統(tǒng)沿設(shè)計(jì)好的“滑動(dòng)模態(tài)”軌跡運(yùn)動(dòng)[23]。由于該滑動(dòng)模態(tài)是可以設(shè)計(jì)的，且不受系統(tǒng)的參數(shù)及擾動(dòng)的影響，因而系統(tǒng)的魯棒性得到了提高。另外，滑模變結(jié)構(gòu)控制不需要任何在線辨識(shí)，所以較容易實(shí)現(xiàn)。在過(guò)去十多年里，將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于交流傳動(dòng)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，并已取得了一些有效的成果。但滑模變結(jié)構(gòu)控制本質(zhì)上的不連續(xù)開(kāi)關(guān)特性使其實(shí)際系統(tǒng)中抖振必定存在且無(wú)法消除，從而其應(yīng)用受到了限制。（6）自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制能在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不斷提取模型的相關(guān)信息，使系統(tǒng)模型得到逐步完善，它能有效克服參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。目前，應(yīng)用于永磁交流電機(jī)控制的自適應(yīng)方法有模型參考自適應(yīng)、參數(shù)辨識(shí)自校正控制等等。但所有這些方法都存在一些問(wèn)題：①數(shù)學(xué)模型和運(yùn)算繁瑣，使控制系統(tǒng)變得復(fù)雜；②辨識(shí)和校正都需要一個(gè)過(guò)程，對(duì)一些參數(shù)變化較快的系統(tǒng)，因來(lái)不及校正而不能獲得理想的控制效果[24]。（7）智能控制智能控制理論是永磁交流驅(qū)動(dòng)控制發(fā)展中的一個(gè)嶄新階段，與傳統(tǒng)的經(jīng)典、現(xiàn)代控制方法相比，具有一系列突出特點(diǎn)。首先，它突破了傳統(tǒng)控制理論中必須基于數(shù)學(xué)模型的模式，只按實(shí)際效果進(jìn)行控制，而不依賴或不完全依賴于控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。其次，繼承了人腦思維的非線性，智能控制器也具有非線性特征；同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)控制，可以根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)切換控制器的結(jié)構(gòu)，引入變結(jié)構(gòu)方法改善系統(tǒng)性能。在復(fù)雜系統(tǒng)中，智能控制還具有分層信息處理和決策的功能。利用智能控制的非線性、變結(jié)構(gòu)、自尋優(yōu)等各種功能來(lái)克服交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變參數(shù)與非線性等不利因素，可以提高系統(tǒng)的魯棒性[25~27]。本課題研究以實(shí)際工程項(xiàng)目為背景，以TI的TMS320F2808DSP為核心控件，研制開(kāi)發(fā)的一套基于模糊PI控制的永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器驅(qū)動(dòng)器。本文主要在基于模糊PI的永磁交流電機(jī)無(wú)位置傳感器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面做如下研究工作：（1）通過(guò)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，揭示了永磁同步電機(jī)矢量控制的實(shí)質(zhì)與關(guān)鍵，并建立永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型。針對(duì)本文采用的矢量控制方式，分析其原理、優(yōu)點(diǎn)，采用定子電流最優(yōu)控制的分段算法。（2）模糊控制算法的引進(jìn)與應(yīng)用。用模糊PI來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)PI，實(shí)現(xiàn)PI參數(shù)的在線自整定。（3）無(wú)位置傳感器技術(shù)的研究與應(yīng)用。電機(jī)系統(tǒng)中傳感器的存在阻礙了電機(jī)向高速化、小型化發(fā)展。（4）無(wú)位置傳感器技術(shù)的起動(dòng)和低速運(yùn)行問(wèn)題。無(wú)位置傳感器控制方法無(wú)法檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置進(jìn)而無(wú)法順利啟動(dòng)。（5）硬件平臺(tái)和軟件算法的具體實(shí)現(xiàn)。第2章 永磁同步電機(jī)的控制原理為了改善轉(zhuǎn)矩控制性能。矢量控制從理論上解決了交流電動(dòng)機(jī)非線性解耦問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩高性能控制。其基本思想是在普通的三相交流電動(dòng)機(jī)上設(shè)法模擬直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的規(guī)律，在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向坐標(biāo)上，將定子電流矢量分解成產(chǎn)生磁通的直軸（勵(lì)磁）電流分量id和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的交軸（轉(zhuǎn)矩）電流分量iq，并使兩分量互相垂直，彼此獨(dú)立，然后進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣，交流電功機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，從原理和特性上就與直流電動(dòng)機(jī)相似了。因此，矢量控制的關(guān)鍵仍是對(duì)電流矢量的幅值和空間位置（頻率和相位）的控制。借助于坐標(biāo)變換，使得各個(gè)物理量從靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，然后，從同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的角度來(lái)考察，電動(dòng)機(jī)的各個(gè)空間矢量都變成了靜止矢量，在同步坐標(biāo)系上的各個(gè)空間矢量就都變成了直流量，可以根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式的幾種形式，找到轉(zhuǎn)矩和被控矢量的各個(gè)分量之間的關(guān)系，實(shí)時(shí)的計(jì)算出轉(zhuǎn)矩控制所需要的被控矢量的各個(gè)分量值，即直流給定量。矢量控制方法成功實(shí)施后，使得由三相交流供電的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速后的機(jī)械特性及動(dòng)態(tài)性能都達(dá)到了與直流電機(jī)調(diào)壓時(shí)的調(diào)速性能不相上下的程度，從而使得交流電機(jī)變頻調(diào)速在電動(dòng)機(jī)的調(diào)速領(lǐng)域里占有越來(lái)越重要的地位。相比異步電動(dòng)機(jī)而言，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)子采用高性能永磁材料（如鐵釹硼），轉(zhuǎn)子直徑減少使電機(jī)小型化；轉(zhuǎn)子無(wú)勵(lì)磁損耗，效率較高；發(fā)熱主體在定子側(cè)，散熱容易；且永磁同步電機(jī)的矢量控制較異步電機(jī)簡(jiǎn)單，模擬式、數(shù)字式控制方式都較易實(shí)現(xiàn)。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)是由繞線式同步電機(jī)發(fā)展起來(lái)的，其結(jié)構(gòu)與繞線式同步電機(jī)基本相同。定子由三相繞組以及鐵心構(gòu)成，繞組常以Y型連接；在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，永磁同步電機(jī)用永磁體取代電勵(lì)磁，從而省去了勵(lì)磁線圈、滑環(huán)和電刷[28]。永磁同步電機(jī)具有電磁轉(zhuǎn)矩紋波系數(shù)小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、功率因數(shù)高、運(yùn)行平穩(wěn)、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)得到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子采用永磁材料組成，如鐵釹硼等，這樣的永磁稀土材料具有很大的剩磁和矯頑力，加上它的磁導(dǎo)率與空氣磁導(dǎo)率相仿，對(duì)于徑向結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)交軸和直軸磁路磁阻都很大，可以在很大程度上減少電樞反應(yīng)。永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子可以按其永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置分為兩類：凸極式和隱極式，(a)(b)所示[1]。凸極式是將永磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子軸的表面，因?yàn)橛来挪牧系拇艑?dǎo)率很接近空氣磁導(dǎo)率，所以在交軸（q軸）和直軸（d軸）上的電感基本相同。隱極式轉(zhuǎn)子則是將永磁鐵嵌入在轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)部，因此交軸的電感大于直軸的電感，并且，除了電磁轉(zhuǎn)矩外，還有磁阻轉(zhuǎn)矩存在，有助于提高電機(jī)的過(guò)載能力和功率密度，易于弱磁控制。 a) 凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) b) 隱極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁體轉(zhuǎn)子產(chǎn)生恒定的電磁場(chǎng)，當(dāng)定子通以三相對(duì)稱的正弦波交流電時(shí)，就會(huì)形成旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，兩種磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁力，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。通過(guò)改變定子三相電源的頻率和相位，就可以改變轉(zhuǎn)子的速度和位置。 永磁同步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的模型永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是相似的。它包括電動(dòng)機(jī)的電壓方程、磁鏈方程及轉(zhuǎn)矩方程等[29,30]。為了建立永磁同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，通常先做如下假設(shè)：(1) 認(rèn)為磁路是線性的，可以用疊加原理進(jìn)行分析。忽略磁路飽和、磁滯