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《永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》篇一摘要：随着科技的发展和工业自动化水平的不断提高，永磁同步电机因其高效率、高精度和良好的控制性能被广泛应用于工业领域。
本文详细探讨了永磁同步电机矢量控制系统的基本原理，深入研究了其系统设计、实现过程及其在实际应用中的表现。
通过分析永磁同步电机的工作特性，我们提出了一种先进的矢量控制策略，以优化电机控制系统的性能。
一、引言永磁同步电机（PMSM）作为现代电机技术的代表，因其结构简单、高效和可靠性高等特点，在电动汽车、工业机器人等领域得到广泛应用。
为了满足高性能应用需求，开发高效的控制系统是关键。
本文研究的重点在于矢量控制系统的设计与优化，通过这种控制系统能够更精确地控制电机的工作状态和输出。
二、永磁同步电机的工作原理与特性永磁同步电机由定子和转子两部分组成，其工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律。
转子上的永磁体产生恒定磁场，而通过调节定子电流产生的磁场与转子磁场同步，从而驱动电机转动。
PMSM具有高效率、高转矩/质量比和高速度等特点，且能在宽广的调速范围内运行。
三、矢量控制系统的基本原理与优势矢量控制技术是现代电机控制的核心技术之一。
它通过精确控制电机的电流和电压，实现对电机转矩的精确控制。
与传统的标量控制相比，矢量控制具有更高的控制精度和更好的动态响应性能。
在永磁同步电机中应用矢量控制技术可以大大提高电机的效率和输出转矩性能。
四、永磁同步电机矢量控制系统的设计与实现本节将详细描述矢量控制系统设计的各个环节，包括硬件设计、软件算法以及整体系统架构的设计。
在硬件设计部分，包括电机的选择、驱动器的设计以及传感器配置等；在软件算法部分，将详细介绍矢量控制的算法原理和实现过程；在整体系统架构设计部分，将讨论如何将硬件与软件相结合，形成一个高效稳定的控制系统。
五、系统性能分析与优化本节将通过实验数据和仿真结果来分析系统的性能表现，并针对可能存在的问题进行优化。
我们将通过对比优化前后的系统性能指标（如响应速度、稳态误差等），来验证优化措施的有效性。
变频调速永磁同步电动机在皮带机上的应用作者：杨庆范万宗帅庄世军白跃俊来源：《卷宗》2019年第20期摘要：近年来，随着煤炭行业的快速发展，井下运输系统也逐渐在更新换代，但由于井下巷道狭窄，运输环境恶劣，从而导致常规运输巷皮带机驱动装置故障较多。
变频调速永磁同步电动机作为一种新型的节能型电动机，因其特有优势被广泛应用于皮带运输系统中，其具有简单的结构、较大的转矩以及较低的能耗等特点，不仅能够提高皮带输送机的运输效率和运载量，而且能够提升运输系统的可靠性和使用寿命，对于保障皮带运输质量有着至关重要的意义。
本文简要介绍了永磁同步电动机的组成及特性，重点分析了皮带运输控制系统的实际应用，仅供相关人员参考。
关键词：变频调速；永磁同步电动机；皮带运输机在煤矿生产中，皮带输送机承担着煤炭运输的艰巨任务，具有较长的运输时间和较大的运输数量等特点，煤矿皮带输送机的运行状态直接关系到生产任务能否顺利完成。
在皮带运输系统中，常规的传统系统具有较大的启动电流和严重的机械磨损，长期使用运行容易不仅会出现张力变化，而且浪费大量的电能。
通过合理应用变频调速永磁电机，能够有效降低设备噪音，减少功率损耗，提高工作效率。
1 永磁同步电动机的组成及特性在煤矿皮带运输系统中，常规的电机设备大部分是异步电动机，需要配合齿轮减速器装置和液力耦合器设备才能够组成一个完整性的动力驱动系统。
这种常规电机设备在井下复杂条件下频繁产生机械故障，具有较低的工作效率，而且在重载状态下具有较大的启动难度。
而变频调速永磁同步电动机主要由变频器、皮带机头和永磁同步电机组成，去掉了常规的减速器装置和液力耦合器，能够实现对矿用皮带机的转速调节，满足井下生产要求。
煤矿井下生产实践中，将变频调速永磁同步电动机应用到皮带运输系统中，不仅能够提高生产运输效率，而且能够具有较高的安全性能，满足各种生产环境下的实际需求。
一是具有高效节能的特点，变频调速永磁同步电动机去掉了常规的减速器装置和液力耦合器以后，大大降低了震动和噪声，启动时消耗电流较小，转速调节作用也减轻了设备磨损；二是具有较小的维护量，在皮带系统运行时，不需要考虑减速器、液力偶合器以及齿轮等零部件的磨损，减少了零部件更换、检修和日常维护的频率，降低了维修成本，避免了不平稳起动造成的皮带拉裂现象，节约了采购大量的采购费用；三是具有较大输出转矩，永磁同步电动机能够使皮带运输系统在额定转速内保持恒转矩，使运行稳定性不断提高。
永磁同步电机变频调速控制方法研究第一章前言随着社会的发展，电机控制技术的研究和应用越来越受到关注。
永磁同步电机作为一种新型电机，具有高效、低噪音、小体积、高可靠性等优点，被广泛应用于新能源汽车、电动机车、风力发电以及工业自动控制等领域。
而变频调速控制技术则是电机驱动中的核心技术之一，可以改变电机输出的频率和电压，从而实现精准控制。
本文将着重研究永磁同步电机的变频调速控制方法，分别从控制系统结构、控制算法和实验验证三个方面进行探讨，旨在为永磁同步电机的实际应用提供参考。
第二章控制系统结构永磁同步电机的控制系统框图如下图所示：其中，电机控制器、变频器、传感器和计算机组成了整个控制系统。
电机控制器主要负责控制永磁同步电机的转速和电流，实现闭环控制；变频器则是将直流电源转换成交流电源，并可实现变换频率和电压的功能；而传感器主要用于测量电机的实际速度、位置以及转矩等信号，为电机控制提供反馈信号。
在永磁同步电机的控制系统中，最为关键的部分是电机控制器。
电机控制器可以采用矢量控制算法、直接转矢量控制算法、预测控制算法等不同控制算法进行实现。
其中，矢量控制算法具有控制精度高、响应速度快等优点，被广泛应用于永磁同步电机的控制中。
第三章控制算法3.1 矢量控制算法矢量控制算法是在永磁同步电机坐标系中进行控制的一种算法，其核心思想是将三相电压和电流通过变换矢量的方式，转换成两相电压和电流进行控制，从而实现在任意转速下永磁同步电机的控制。
具体来说，矢量控制算法是将永磁同步电机转换成dq坐标系，通过dq坐标系下的电压矢量和电流矢量，实现对电机的精确控制。
该算法不仅控制精度高，而且稳定性好，已经成为永磁同步电机控制中最为常用的方法。
3.2 直接转矩控制算法直接转矩控制算法又称为直接转矩控制算法，它也是在dq坐标系下进行控制的一种算法。
与矢量控制算法不同的是，直接转矩控制算法不需要进行矢量变换，通过直接控制dq坐标系下的电流，控制永磁同步电机的电磁转矩。
第1章引言1.1电动车辆发展背景汽车尾气的排放对人类健康和人们生活构成了严重威胁，再综合能源问题的考虑，于是，具有零排放污染的电动汽车重新被重视起来，各国都制定了相关的鼓励政策。
典型的例子如美国，1993年9月，美国政府提出了10年完成的“新一代汽车合作计划”(PNGV)，由政府牵头，组织几十个公司和机构，完成提高燃料经济性和开发电动汽车的规定目标。
各大公司在政府的支持下，也制定了发展电动汽车的长远规划[1]，调动社会上各种力量参与电动汽车的研制。
电动汽车经历了关键性技术的突破，样机、样车的研制，区域性试用以及小批量实际应用等探索阶段，现在已接近商业化生产。
电动汽车是以电为动力的汽车，电动机是其主要动力来源。
1.2电动汽车分类目前的电动汽车分类主要有以下两种：1）燃料电池电动汽车初期的电动汽车因电池组体积大、续驶里程短、使用不方便、成本高等缺点，无法与技术已经成熟的内燃机汽车相比。
要想发展电动汽车必须在技术上解决比能量、比功率、寿命、成本以及研发经费等各种难题。
到了20世纪90年代，电动汽车技术有了显著的进步。
如燃料电池的比功率从1997年的0．16kW/kg，提高到2000年的0．47kw/kg，提高了近3倍。
燃料电池，尤其是以氢为原料的质子交换膜燃科电池(PEMFC)，成了电动汽车发展的希望[2]。
燃料电池汽车(Fuel Cell—Powered E1ectric Vehicles)实际上是一种使燃料中的化学能转变为电能从而驱动车辆的汽车，排放物只是没有污染并可再利用的水。
燃料电池的发展还有些关键性技术难题，如催化剂、质子交换膜、极板等，这些问题都在研究攻关阶段，但不管如何，“氢能”必将引起汽车工业的革命。
1996年，北京举办的国际电动汽车及代用燃料汽车展览会上，参展的电动汽车有福特的Ranger电动轻卡车，通用的EV1型车，丰田的RAV4L型车，PSA集团的SAXO型车，菲亚特的ZIC等车型，充分展示了电动汽车的发展水平。
JD1A-40电磁调速电动机控制器项目可行性研究报告编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：高级工程师：高建关于编制JD1A-40电磁调速电动机控制器项目可行性研究报告编制说明（模版型）【立项 批地 融资 招商】核心提示：1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。
2、客户可联系我公司，协助编写完成可研报告，可行性研究报告大纲（具体可跟据客户要求进行调整）编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司专业撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书商业计划书可行性研究报告目录第一章总论 (1)1.1项目概要 (1)1.1.1项目名称 (1)1.1.2项目建设单位 (1)1.1.3项目建设性质 (1)1.1.4项目建设地点 (1)1.1.5项目主管部门 (1)1.1.6项目投资规模 (2)1.1.7项目建设规模 (2)1.1.8项目资金来源 (3)1.1.9项目建设期限 (3)1.2项目建设单位介绍 (3)1.3编制依据 (3)1.4编制原则 (4)1.5研究范围 (5)1.6主要经济技术指标 (5)1.7综合评价 (6)第二章项目背景及必要性可行性分析 (8)2.1项目提出背景 (8)2.2本次建设项目发起缘由 (8)2.3项目建设必要性分析 (8)2.3.1促进我国JD1A-40电磁调速电动机控制器产业快速发展的需要 (9)2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (9)2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (9)2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (9)2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (10)2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (10)2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (11)2.4项目可行性分析 (11)2.4.1政策可行性 (11)2.4.2市场可行性 (11)2.4.3技术可行性 (12)2.4.4管理可行性 (12)2.4.5财务可行性 (13)2.5JD1A-40电磁调速电动机控制器项目发展概况 (13)2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (13)2.5.2试验试制工作情况 (14)2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (14)2.5.4JD1A-40电磁调速电动机控制器项目建议书的编制、提出及审批过程 (14)2.6分析结论 (14)第三章行业市场分析 (16)3.1市场调查 (16)3.1.1拟建项目产出物用途调查 (16)3.1.2产品现有生产能力调查 (16)3.1.3产品产量及销售量调查 (17)3.1.4替代产品调查 (17)3.1.5产品价格调查 (17)3.1.6国外市场调查 (18)3.2市场预测 (18)3.2.1国内市场需求预测 (18)3.2.2产品出口或进口替代分析 (19)3.2.3价格预测 (19)3.3市场推销战略 (19)3.3.1推销方式 (20)3.3.2推销措施 (20)3.3.3促销价格制度 (20)3.3.4产品销售费用预测 (21)3.4产品方案和建设规模 (21)3.4.1产品方案 (21)3.4.2建设规模 (21)3.5产品销售收入预测 (22)3.6市场分析结论 (22)第四章项目建设条件 (22)4.1地理位置选择 (23)4.2区域投资环境 (24)4.2.1区域地理位置 (24)4.2.2区域概况 (24)4.2.3区域地理气候条件 (25)4.2.4区域交通运输条件 (25)4.2.5区域资源概况 (25)4.2.6区域经济建设 (26)4.3项目所在工业园区概况 (26)4.3.1基础设施建设 (26)4.3.2产业发展概况 (27)4.3.3园区发展方向 (28)4.4区域投资环境小结 (29)第五章总体建设方案 (30)5.1总图布置原则 (30)5.2土建方案 (30)5.2.1总体规划方案 (30)5.2.2土建工程方案 (31)5.3主要建设内容 (32)5.4工程管线布置方案 (33)5.4.1给排水 (33)5.4.2供电 (34)5.5道路设计 (36)5.6总图运输方案 (37)5.7土地利用情况 (37)5.7.1项目用地规划选址 (37)5.7.2用地规模及用地类型 (37)第六章产品方案 (39)6.1产品方案 (39)6.2产品性能优势 (39)6.3产品执行标准 (39)6.4产品生产规模确定 (39)6.5产品工艺流程 (40)6.5.1产品工艺方案选择 (40)6.5.2产品工艺流程 (40)6.6主要生产车间布置方案 (40)6.7总平面布置和运输 (41)6.7.1总平面布置原则 (41)6.7.2厂内外运输方案 (41)6.8仓储方案 (41)第七章原料供应及设备选型 (42)7.1主要原材料供应 (42)7.2主要设备选型 (42)7.2.1设备选型原则 (43)7.2.2主要设备明细 (44)第八章节约能源方案 (45)8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (45)8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (45)8.2.1能源消耗种类 (45)8.2.2能源消耗数量分析 (45)8.3项目所在地能源供应状况分析 (46)8.4主要能耗指标及分析 (46)8.4.1项目能耗分析 (46)8.4.2国家能耗指标 (47)8.5节能措施和节能效果分析 (47)8.5.1工业节能 (47)8.5.2电能计量及节能措施 (48)8.5.3节水措施 (48)8.5.4建筑节能 (49)8.5.5企业节能管理 (50)8.6结论 (50)第九章环境保护与消防措施 (51)9.1设计依据及原则 (51)9.1.1环境保护设计依据 (51)9.1.2设计原则 (51)9.2建设地环境条件 (52)9.3 项目建设和生产对环境的影响 (52)9.3.1 项目建设对环境的影响 (52)9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (53)9.4 环境保护措施方案 (54)9.4.1 项目建设期环保措施 (54)9.4.2 项目运营期环保措施 (55)9.4.3环境管理与监测机构 (57)9.5绿化方案 (57)9.6消防措施 (57)9.6.1设计依据 (57)9.6.2防范措施 (58)9.6.3消防管理 (59)9.6.4消防设施及措施 (60)9.6.5消防措施的预期效果 (60)第十章劳动安全卫生 (61)10.1 编制依据 (61)10.2概况 (61)10.3 劳动安全 (61)10.3.1工程消防 (61)10.3.2防火防爆设计 (62)10.3.3电气安全与接地 (62)10.3.4设备防雷及接零保护 (62)10.3.5抗震设防措施 (63)10.4劳动卫生 (63)10.4.1工业卫生设施 (63)10.4.2防暑降温及冬季采暖 (64)10.4.3个人卫生 (64)10.4.4照明 (64)10.4.5噪声 (64)10.4.6防烫伤 (64)10.4.7个人防护 (65)10.4.8安全教育 (65)第十一章企业组织机构与劳动定员 (66)11.1组织机构 (66)11.2激励和约束机制 (66)11.3人力资源管理 (67)11.4劳动定员 (67)11.5福利待遇 (68)第十二章项目实施规划 (69)12.1建设工期的规划 (69)12.2 建设工期 (69)12.3实施进度安排 (69)第十三章投资估算与资金筹措 (70)13.1投资估算依据 (70)13.2建设投资估算 (70)13.3流动资金估算 (71)13.4资金筹措 (71)13.5项目投资总额 (71)13.6资金使用和管理 (74)第十四章财务及经济评价 (75)14.1总成本费用估算 (75)14.1.1基本数据的确立 (75)14.1.2产品成本 (76)14.1.3平均产品利润与销售税金 (77)14.2财务评价 (77)14.2.1项目投资回收期 (77)14.2.2项目投资利润率 (78)14.2.3不确定性分析 (78)14.3综合效益评价结论 (81)第十五章风险分析及规避 (83)15.1项目风险因素 (83)15.1.1不可抗力因素风险 (83)15.1.2技术风险 (83)15.1.3市场风险 (83)15.1.4资金管理风险 (84)15.2风险规避对策 (84)15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (84)15.2.2技术风险规避对策 (84)15.2.3市场风险规避对策 (84)15.2.4资金管理风险规避对策 (85)第十六章招标方案 (86)16.1招标管理 (86)16.2招标依据 (86)16.3招标范围 (86)16.4招标方式 (87)16.5招标程序 (87)16.6评标程序 (88)16.7发放中标通知书 (88)16.8招投标书面情况报告备案 (88)16.9合同备案 (88)第十七章结论与建议 (90)17.1结论 (90)17.2建议 (90)附表 (91)附表1 销售收入预测表 (91)附表2 总成本表 (92)附表3 外购原材料表 (94)附表4 外购燃料及动力费表 (95)附表5 工资及福利表 (97)附表6 利润与利润分配表 (98)附表7 固定资产折旧费用表 (99)附表8 无形资产及递延资产摊销表 (100)附表9 流动资金估算表 (101)附表10 资产负债表 (103)附表11 资本金现金流量表 (104)附表12 财务计划现金流量表 (106)附表13 项目投资现金量表 (108)附表14 借款偿还计划表 (110) (114)第一章总论总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。
本科毕业设计文献综述题目: 基于嵌入式系统的永磁同步电机控制系统设计与实现基于嵌入式系统的永磁同步伺服电机控制系统设计与实现摘要：本文首先介绍了同步电机的概述，发展现状，工作原理和伺服系统的模型。
然后介绍了矢量控制的基本思想和基本原理。
本文重点分析了变结构滑模控制系统，包括滑模面的研究，以及趋近律的设计。
最后简单提了下永磁同步电机的发展前景。
关键字：同步电机，矢量控制，滑模控制，变结构。
1 永磁同步电机简介1.1 永磁同步伺服电机概述同步电动机的转速是由定子电流交变频率和极对数决定的[1]。
在电励磁的同步电动机中，允许电动机在任何功率因数下工作。
自控式调频方法从根本上解决了振荡、失步问题。
因此，同步电动机变频调速的应用范围越来越广阔，在电气传动领域里占有相当大的比重。
随着电机制造与控制技术的飞速发展，加之大规模集成电路、半导体功率器件和微处理器技术的进步，伺服技术作为自动化的基础技术，有了革命性的进步。
再加上永磁铁的加入，使得电机的效率更高，体积更小，永磁同步电机的特点是用永磁体取代绕线式同步电机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷。
因此永磁伺服电机得到了广泛的发展和应用。
20世纪80年代以来，具有高磁能积（Br ≥1T,Hc≥80kA/m）、价格低廉的钕铁硼（NdFeB）永磁材料的出现，使永磁同步电动机得到了很大的发展，世界各国（以德国和日本为首）掀起了一股研制和生产永磁同步电动机及其伺服控制器的热潮,尤其在数控机床，工业机器人等小功率的应用场合，永磁同步伺服电机是主要发展趋势。
1.2永磁同步电机伺服系统的国内外发展现状最早对永磁同步电机的研究主要集中在固定频率供电的永磁同步电机运行特性方面，尤其是对稳态特性和直接起动性能方面的研究。
从80年代开始，国外开始对逆变器供电的永磁同步电动机进行研究。
逆变器供电的永磁同步电机与直接起动的永磁同步电机的结构基本相同，但在大多数情况下无阻尼绕组。
永磁同步电动机调速控制系统的设计引言一、控制系统结构设计1.速度控制回路速度控制回路中一般采用PID控制器进行控制。
PID控制器由比例、积分和微分三个控制参数组成。
根据实际的反馈信号和设定的目标转速进行比较，PID控制器输出控制信号，调节电机的输入电压，从而实现对电机转速的精确控制。
2.电流控制回路电流控制回路中一般采用电流矢量控制算法进行控制。
电流矢量控制是一种通过控制电机的相电流矢量方向和大小，实现对电机转矩的精确控制的方法。
在永磁同步电动机中，通常通过调节电机的电压和频率来控制电流。
二、电机参数辨识与模型建立在控制系统设计前，需要对永磁同步电动机的参数进行辨识。
参数辨识是通过对电机的测试实验数据进行分析和处理，得到电机的相关参数，如电感、电阻、转矩常数等。
通过辨识得到的电机参数，可以建立电机的数学模型，用于控制系统设计和仿真分析。
1.参数辨识方法参数辨识可以使用多种方法，如静态法、动态法和频率扫描法等。
静态法是通过给电机施加不同的电压和载荷，测量相应的电流和转矩，根据测量数据拟合得到电机的参数。
动态法是通过给电机施加特定的电压和频率，测量相应的响应数据，利用系统辨识的方法得到电机的参数。
频率扫描法是通过改变电机的频率，测量相应的电流和转矩，根据传递函数的理论计算得到电机的参数。
2.永磁同步电动机模型建立三、控制策略设计对于永磁同步电动机的调速控制系统，可以采用多种控制策略，如传统的PI控制、模糊控制和模型预测控制等。
1.PI控制PI控制是最常用的控制策略之一，通过调节比例和积分系数来实现对电机转速的控制。
PI控制简单可靠，但对于电机模型的误差和扰动比较敏感。
2.模糊控制模糊控制是一种基于经验和模糊推理的智能控制方法，通过建立模糊规则和模糊推理机制，实现对电机的转速控制。
模糊控制能够在不确定性和非线性环境中实现较好的控制效果。
3.模型预测控制模型预测控制是一种基于模型预测和优化求解的控制方法，通过建立电机的预测模型，并进行优化求解，实现对电机的转速控制。
密级：NANCHANG UNIVERSITY学士学位论文THESIS OF BACHELOR（2006—2010年）题目：40KW-6极变频调速同步电动机电磁方案及控制系统的设计学院：信息工程学院系：电气工程及其自动化系专业：电机电器班级：电机电器062班学号：学生姓名：指导教师：起讫日期：本科生毕业论文任务书(文理科专业适用)题目：40KW-6极变频调速同步电动机电磁方案及控制系统的设计题目来源：□省部级以上□市厅级□横向□自选题目性质：□理论研究□应用与理论研究□实际应用研究学院：信息工程学院系：电气工程及其自动化专业班级：电机电器（062）班学生姓名：学号：起讫日期：指导教师：职称：教授指导教师所在单位：南昌大学学院审核（签名）：审核日期：二0一0年制说明1.毕业论文任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。
2.进度表由学生填写，至少每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业论文工作检查的主要依据。
进度表中的周次是指实际的毕业论文进程中的周次。
3.学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，于3周内提交给指导教师批阅。
4.本任务书在毕业论文完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业论文答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。
本科生毕业设计（论文）开题报告题目：40kw-6级变频调速同步电动机电磁方案及控制系统的设计学院：信工学院系：自动化系专业：电机电器班级：062学号：姓名：指导教师：填表日期：2010 年 3 月31 日一、选题的依据及意义在现代社会中，通过使用汽油，柴油，煤油等石油的提炼产品的一次能源获得动能的模式会对环境造成严重的污染。
随着环境污染的日趋严重与人类对高品质环境的要求日趋加剧的矛盾日趋激化，这种获得动能的模式最终会被完全的取代。
人类对新的获得动能的模式的需求将会更加迫切。
大家都知道，电能是一种无污染，高效，清洁的能源。
所以电能将被开发成为现代社会最主要的能源之一是一种趋势。
伴随着电能的日趋普及以及在国民生产中日趋重要的地位，电能的生产、输送和使用等将日益被人们重视并伴随着着技术的发展，而在电能的生产、输送、使用等方面，电机起着重要的作用。
电机主要包括发电机、变压器和电动机等类型。
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。
发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。
电动机将电能转换成为机械能，用来驱动各种用途的生产机械。
机械制造工业、冶金工业、煤炭工业、石油工业、轻纺工业、化学工业及其他各种矿企业中，广泛地应用各种电动机。
例如，在交通运输中，铁道机车和城市电车是由牵引电机拖动的；在航运和航空中，使用船舶电机和航空电机；在农业生产方面，电力排灌设备、打谷机、榨油机等都是由电动机带动的；在国防、文教、医疗及日常生活中，也广泛应用各种小功率电机和微型电机。
发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中同样有广泛的用途。
大家应该都知道，电动机的转动是靠电能。
虽然现在主要是使用异步电动机，但是同步电动机具有启动转矩大，效率高，转速稳定，电磁性能良好高等优点。
所以我断言，同步电动机取代异步电动机成为国民生产中主要的动力来源是一种趋势。
可见研究同步电动机具有重要的意义。
主要有提高电动机的效率、减少能源的使用，减少CO2的排放量，减少电动机所用材料等等，总之，对国民经济的发展具有重要的作用。
二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）电机的发明简历：电机的历史可追溯到1831年迈克尔*法拉第发明的盘式电机，这是一种真正的直流电机。
此后，人们对电机的兴趣一直停留在实验室阶段和好奇的状态。
知道19世纪70年代，托马斯*爱迪生为实现真正意义上的电功率分配，以便使电灯进入千家万户，开始了商业目的直流发电机的研究。
在此项工作中，爱迪生提出将电能从集中的发电站输出，然后对用户进行分配这个全新概念。
他作为领路人，倡导广泛地运用电动机，并引用电网的基本框架这一概念。
电机历史上主要的里程碑是，1888年尼古拉*特斯拉发明了三相感应电动机兵申请了专利。
特斯拉的交流电的理论领先于查理斯*施泰因梅茨十来年，1900年可靠地卷铁芯式变压器问世，从而开创了长距离输电的新纪元。
当时，美国为完成电气化的进程又花了30年的时间，而且直至20世纪30年代，美国的农村配电系统还没有完成。
但是无论如何，在此期间美国的电气化进程进展还是相当顺利的。
电机的推广应用，仅仅跟随着电网扩张的脚步。
尽管今天应用的电机学的理论课追溯到100年以前，但是其更新和提高的脚步从来没有停止过。
更好的铁磁和绝缘材料的不断研制，使功率密度比早起电机的功率密度高出一个数量级。
大容量电机的制造技术，降低了电机的制造成本，因而为其更广泛的应用打开了大门。
可靠地高功率等级的开关装置，以及近几十年来由于“固态革命”产生的微处理机，使电气拖动领域的控制水平大大提高。
所有这一切，都是能量的利用与控制能力的提高从而不断地促进人类生活方式的进步。
变频调速技术：变频调速技术的发展回顾：随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展，变频调速技术已被广泛的应用到电机控制领域。
功率器件的更新换代促使了电力变换技术的不断发展。
从20世纪60年代后期开始，电力电子器件经历了从SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、H VIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的转变过程。
与此同时，变频调速控制技术也发生了由VVVF变频、矢量控制变频到直接转矩控制变频的转变过程。
20世纪70年代，脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速的研究引起了人们的高度重视。
20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。
欧、美、日等发达国家的VVVF变频器已投入市场并广泛应用。
VV VF变频器的控制相对简单，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。
但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较小，受定子电阻压降的影响比较显著，故造成输出最大转矩减小。
另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，因此，人们又研究出矢量控制变频调速。
矢量控制变频调速的实现方法为：将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic通过三相—二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1。
其中Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流。
然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。
矢量控制方法的提出具有划时代的意义。
然而在实际应用中，由于转子磁链难以准确观测，系统特性受电动机参数的影响较大，且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂，使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。
该技术在很大程度上解决了上述矢量控制方法的不足，并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。
目前，该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。
直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。
它不需要将交流电动机化成等效直流电动机，因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算；它不需要模仿直流电动机的控制，也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交-直-交变频中的一种。
其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流回路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。
为此，矩阵式交-交变频应运而生。
由于矩阵式交-交变频省去了中间直流环节，从而省去了体积大、价格贵的电解电容。
它能实现功率因数为l，输入电流为正弦且能四象限运行，系统的功率密度大。
该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。
变频调速基本原理：三相异步电动机的转速公式为:n = n1 (1-s)=60f(1-s)/p (1)式中:n —电机的转速，r/minn1 —同步转速，r/minp —磁极对数s —转差率，%f —频率，Hz由转速公式（1）可知, 我们可以通过改变极对数、转差率和频率的方法实现对异步电机的调速。
前两种方法转差损耗大，效率低，对电机特性都有一定的局限性。
变频调速是通过改变定子电源频率来改变同步频率实现电机调速的。
在调速的整个过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，因而具有高效、调速范围宽(10%～100%)和精度高等性能，节电效果20%～30%。
实际上仅仅改变电动机的频率并不能获得良好的变频特性。
因为由异步电机的电势公式可知，外加电压近似与频率和磁通乘积成正比，即：U∝E=C1fΦ （2）式（2）中，C1为常数，因此有：Φ∝E/f≈U/f （3）若外加电压不变，则磁通Φ随频率而改变，如频率f下降，磁通Φ会增加，造成磁路过饱和，励磁电流增加，功率因数下降，铁心和线圈过热，显然这是不允许的。
为此，要在降频的同时还要降压，这就要求频率与电压协调控制。
此外，在许多场合，为了保持在调速时，电机产生最大转矩不变，需要维持磁通不变，这可由频率和电压协调控制来实现，故称为可变频率可变电压调速(VVVF)，简称变频调速。
从结构上看，静止变频调速装置可分为交-直-交变频、交-交变频两种方式。
前者适用于高速小容量电机，后者适用于低速大容量拖动系统。
只要设法改变三相交流电动机的供电频率f, 就可以十分方便地改变电机的转速n, 比改变极对数p和转差率s两个参数简单得多。
特别是近二十多年来,静态电力变频调速器突飞猛进的发展,使得三相交流电机变频调速成为当前电机调速的主流。
变频器的构成：异步电机的变频调速是通过变频器实现的。
变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器(M CU/DSP)等部分组成。
变频调速技术在家电中的应用通常，家用电器用得最多的是单相异步电动机，靠电容或电阻分相。
电机在工作时常处于短时重复状态(开/停)，如空调、冰箱等。
这样势必带来起动频繁、噪声大、电机寿命短、温度稳定性差以及能耗高等一系列弊端。
变频技术的发展促进了家用电器的变频化，变频家用电器具有省电节能、舒适、寿命长、安全可靠、静音化等优点。
20世纪70年代，在欧美等发达国家率先将变频技术应用到空调、微波炉、电冰箱、洗衣机等家电产品中，从而给家电产业带来了一场新的革命。
