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永磁同步电动机调速控制系统的设计一、引言永磁同步电动机是一种应用广泛的电机类型，它具有结构简单、功率密度大、效率高等优点，在电动车、工业生产、航空航天等领域都有重要的应用。
在实际应用中，永磁同步电动机的调速控制系统起着至关重要的作用，它决定了电机的性能表现和能效。
本文将介绍永磁同步电动机调速控制系统的设计，包括控制系统的整体架构、控制策略的选择以及具体的调速控制算法，希望能为相关领域的工程师和研究人员提供一些参考和借鉴。
二、永磁同步电动机调速控制系统架构永磁同步电动机调速控制系统通常包括控制器、传感器、功率电子器件和电机本身等几个主要部分。
在这些部分中，控制器是关键的一部分，它负责实时监测电机的运行状态，并根据需要调整电机的转速和扭矩输出。
控制器通常由微处理器或者数字信号处理器（DSP）构成，它接收来自传感器的定位信号和电流反馈信号，并根据预先设定的控制策略计算出控制电机所需的电流和电压指令。
在完成计算后，控制器再通过功率电子器件将计算得到的控制指令输出到电机绕组上，从而实现电机的调速控制。
传感器是控制系统的输入端，它主要用于监测电机的转子位置和转速，以及电机绕组的电流。
这些信息对于控制系统来说非常重要，控制器需要根据这些信息来实现精确的电机控制。
常用的传感器包括霍尔传感器和编码器等。
功率电子器件主要包括功率放大器、电力整流器和逆变器等，它们负责将控制器输出的电流和电压指令转换成适合电机输入的电压和电流信号。
在功率电子器件中，逆变器通常是最关键的一部分，它负责将直流电源转换成交流电源，并根据控制器的指令控制电机的转速和扭矩输出。
电机本身是控制系统的执行端，它根据控制器输出的电流和电压信号来实现预期的运动。
在设计永磁同步电动机调速控制系统时，需要充分考虑电机的特性和参数，以便选择合适的控制策略和参数调节。
永磁同步电动机的调速控制系统主要有矢量控制、直接转矩控制和场定向控制等几种主要的控制策略。
下面将针对这几种控制策略进行简要介绍和比较。
永磁同步电动机调速控制系统的设计一、绪论永磁同步电动机具有结构简单、效率高、功率密度大等优点，因此广泛应用于各个领域。
调速控制是永磁同步电动机实现精确运动控制的关键技术之一。
本文主要介绍永磁同步电动机调速控制系统的设计原理和方法。
二、永磁同步电动机调速控制系统的基本原理永磁同步电动机调速控制系统的基本原理是通过改变电机的输入电压和电流，控制电机的转速和转矩。
常用的调速方法有频率调制、占空比调制、矢量控制等。
三、永磁同步电动机调速控制系统的设计流程1. 系统需求分析：根据实际应用需求确定电机的转速和转矩要求，了解系统所需的控制精度和性能指标。
2. 硬件设计：选择适合的电机驱动器，根据电机的电流和电压要求确定电源电压和功率等参数。
设计电路板布线和连接，选择合适的传感器和检测器。
3. 控制算法设计：根据电机的数学模型和特性，设计合适的控制算法。
常用的控制算法有PID控制、模糊控制、自适应控制等。
4. 调试和测试：搭建系统实验平台，进行控制系统的调试和测试。
根据实际测试情况对系统参数进行修正和优化。
四、永磁同步电动机调速控制系统的关键技术1. 电机控制算法：根据永磁同步电动机的特性和性能要求选择合适的控制算法，并调整算法参数以获得良好的控制效果。
2. 电机驱动器设计：选用合适的电机驱动器，合理匹配输出功率和电机的功率需求，提高系统的效率和稳定性。
3. 传感器和检测器选择：选择适合的传感器和检测器，监测电机的状态和性能参数，提供准确的反馈信号。
四、结论永磁同步电动机调速控制系统是实现电机精确控制的重要技术，本文简述了其基本原理和设计流程，并介绍了关键技术。
希望能对相关领域的研究和应用提供一定的参考和指导。
三相交流电动机变频调速系统的设计三相交流电动机变频调速系统的设计随着现代技术的不断发展，变频调速系统的应用越来越广泛，尤其是在工业制造领域。
三相交流电动机是工业领域中最常见的电动机类型，对其进行变频调速可以有效提高其动力性能和节能降耗。
本文将介绍三相交流电动机变频调速系统的设计。
一、系统设计原理三相交流电动机变频调速系统是由变频器、电机、电缆、传感器等组成的。
其中变频器是核心设备，具有信号变换、功率升压、矢量控制等多种功能，通过对电源供应进行变换以实现电机运行的速度调整。
传感器主要用于检测电机的运行状态和参数，并通过反馈控制系统对电机进行调整，以达到所需的运行效果。
在此基础上，经过多次尝试和验证，可以设计出高效稳定的三相交流电动机变频调速系统。
二、系统设计流程1. 选择适合的变频器选择适合的变频器是三相交流电动机变频调速系统设计的第一步。
按照电机功率和工作环境的不同，应选择不同的变频器型号和规格。
同时还应注意变频器的控制方式和输出功率，以确保系统的稳定性和可靠性。
2. 确定电机参数电机参数是三相交流电动机变频调速系统设计的关键。
主要包括额定功率、额定转速、额定电流、额定电压等参数。
通过电机参数的确定，可以选择合适的变频器、传感器等设备。
3. 设计控制系统控制系统是三相交流电动机变频调速系统设计的核心。
其主要功能是接收并处理传感器反馈的电机运行状态和参数信息，并通过相应的算法和控制方式对电机进行调整。
在设计控制系统时，应根据不同的控制要求和运行效果选择不同的算法和控制方式。
4. 确定传感器类型传感器的选择直接影响到三相交流电动机变频调速系统的稳定性和精度。
常用的传感器有电流传感器、电压传感器、速度传感器等。
在设计时应充分考虑系统的实际应用环境和控制要求，选择合适的传感器类型和规格。
5. 设计电缆及配电系统电缆及配电系统是三相交流电动机变频调速系统设计的重要组成部分。
在设计时应根据电机功率和长度选择合适的电缆规格和断路器等电器设备，以确保系统能够平稳运行。
永磁同步电动机调速控制系统的设计永磁同步电动机调速控制系统主要由控制器、传感器、功率电路和电机四个部分组成。
1.控制器：控制器是永磁同步电动机调速控制系统的核心部件，它通过对电机的转速、转矩等参数进行实时监测和控制，以实现电机的精确控制。
控制器通常采用数字信号处理器（DSP）或者嵌入式微处理器等高性能芯片，能够快速响应和处理各种控制算法，实现对电机的高精度控制。
2.传感器：传感器用于实时检测电机的转速、转矩、温度等参数，并将这些参数传输给控制器。
常用的传感器包括编码器、霍尔传感器、温度传感器等。
这些传感器能够提供准确的反馈信息，帮助控制器做出精准的控制决策。
3.功率电路：功率电路是永磁同步电动机调速控制系统中的另一个重要组成部分。
它主要由功率放大器、逆变器、直流电源等元器件组成，用于将控制器输出的信号转换成电机所需的电流和电压信号，从而驱动电机正常运行。
4.电机：电机是整个永磁同步电动机调速控制系统的执行部件，它将接收到的电流和电压信号转化为机械运动输出，实现电机的转速、转矩等参数的实时控制。
永磁同步电动机调速控制系统的设计原理主要包括速度控制和转矩控制两个方面。
1. 速度控制：速度控制是永磁同步电动机调速控制系统中最基本的控制策略之一。
在速度控制中，控制器通过读取传感器反馈的转速信息，并与设定的目标转速进行比较，然后根据控制算法输出相应的控制信号，驱动功率电路输出合适的电流和电压信号，从而实现对电机转速的精确控制。
通过速度控制和转矩控制两个方面的设计原理，永磁同步电动机调速控制系统能够实现对电机转速和转矩的精确控制，满足不同工况下的需求，提高电机的运行效率和性能。
1. 电机参数测量：首先需要对电机的参数进行准确测量，包括电机的电感、电阻、永磁体磁场强度等参数，这些参数将作为后续控制算法设计的重要依据。
2. 控制策略选择：在确定了电机的参数之后，需要根据实际应用需求选择合适的控制策略，包括矢量控制、直接转矩控制、场定向控制等。
永磁同步电动机调速控制系统的设计永磁同步电动机是一种具有高效、高性能和高可靠性的电动机，广泛应用于工业生产中的电动机传动系统。
为了更好地控制永磁同步电动机的转速，提高其性能和能效，需要设计一套有效的调速控制系统。
本文将介绍永磁同步电动机调速控制系统的设计理论和方法。
一、永磁同步电动机的特点永磁同步电动机是一种采用永磁体作为励磁源的同步电动机，具有磁通密度高、励磁电流小、转矩密度大、响应速度快等特点。
由于具有永磁体的励磁特性，永磁同步电动机的励磁电流是恒定的，因此在电机运行时可以获得更高的效率和性能。
由于永磁体具有固定的磁场，永磁同步电动机运行时不会出现励磁损耗，因此能效更高。
二、调速控制系统的设计目标永磁同步电动机调速控制系统的设计目标是实现电机的精准控制和高效运行。
具体包括以下几个方面：1. 实现电机的精确速度控制，满足不同工况下的速度要求；2. 实现电机的平稳启动和快速响应，提高系统的动态性能；3. 提高电机的能效和稳定性，减少电机运行中的能量损耗；4. 提高电机的可靠性和安全性，降低系统运行中的故障率和维护成本。
三、调速控制系统的设计方案永磁同步电动机调速控制系统主要由电机控制器、传感器、控制算法等组成。
根据设计目标，可以采用以下几种方案来设计调速控制系统：1. 传统PID控制算法：PID控制算法是一种经典的控制方法，通过调节比例、积分和微分三个参数来实现对电机速度的控制。
这种方法简单易用，但对于永磁同步电动机的非线性特性和动态性能要求较高的情况下，需要结合其他方法来提高控制性能。
2. 磁场定向控制算法：磁场定向控制是一种基于电机数学模型的控制方法，通过测量电机的各项参数来实现对电机转速和转矩的精确控制。
这种方法对电机的动态性能和响应速度要求较高，适合于对控制精度有要求的应用场景。
3. 无感矢量控制算法：无感矢量控制是一种基于电机反电动势模型的控制方法，通过对电机定子电流和转子位置的估计来实现对电机的精确控制，具有抗扰性强、动态性能好的特点。
永磁同步电动机调速控制系统的设计永磁同步电动机（PMSM）是一种具有高效率、高功率密度和高性能的电动机，它在工业生产和民用领域中得到了广泛的应用。
与传统的感应电动机相比，PMSM具有更高的效率和精密的控制特性，因此在工业生产中受到了越来越多的关注。
为了实现PMSM的精准控制和高效运行，必须设计一套完善的调速控制系统。
本文将针对PMSM调速控制系统的设计进行详细的介绍和分析。
一、PMSM调速控制系统的基本原理PMSM调速控制系统的基本原理是通过调节电动机的输入电压和频率来控制电动机的转速和转矩。
在PMSM中，磁场是由永久磁铁提供的，因此它的转矩与转速呈线性关系，通过调节电动机的输入电压和频率，可以精确地控制电动机的转速和转矩。
PMSM调速控制系统通常由控制器和功率电子器件两部分组成，其中控制器负责生成控制信号，功率电子器件负责调节电动机的输入电压和频率。
1. 精准控制：PMSM调速控制系统需要具有高精度的控制特性，能够实现电动机的精确调速和精密转矩控制。
3. 抗干扰能力强：PMSM调速控制系统需要具有较强的抗干扰能力，能够在复杂的工作环境中稳定运行。
5. 系统稳定性好：PMSM调速控制系统需要具有良好的系统稳定性，能够长时间稳定地运行，不受外部干扰的影响。
1. 控制器的选择：PMSM调速控制系统的控制器通常选择DSP（数字信号处理器）或FPGA（现场可编程门阵列）作为核心控制单元，这些控制器具有较高的运算速度和精确的控制特性，能够满足PMSM调速控制系统的高精度和快速响应的要求。
2. 传感器的选择：PMSM调速控制系统通常需要选择适合的传感器来实现对电动机转速、转矩和位置的实时监测和反馈，常用的传感器有编码器、霍尔传感器等。
3. 电源模块的设计：PMSM调速控制系统的电源模块需要具有较高的功率密度和高效的功率转换特性，能够为电动机提供稳定的电压和频率输出。
5. 通信接口的设计：PMSM调速控制系统通常需要与上位机或其他设备进行通信和数据交换，因此需要设计适合的通信接口和协议。
永磁同步电动机调速控制系统的设计永磁同步电动机是一种高效的电机，由于具有高动态响应、高效率、低噪声等特点，得到了广泛的应用。
本文将介绍如何设计永磁同步电动机调速控制系统。
一、永磁同步电动机的基本原理和特点永磁同步电动机是一种交流电动机，与异步电动机相比，具有很多优点：1. 高效率。
在绝大部分工作负载下，永磁同步电动机的效率比异步电动机高；2. 高动态响应。
永磁同步电动机具有较快的动态响应特性，适合要求快速动态响应的应用场合；永磁同步电动机的基本结构如下图所示：1. 电机驱动器选择在永磁同步电动机调速控制系统中，需要选择适合的电机驱动器。
基本上有两种选择：一种是采用三相交流电源，驱动三相变频器，从而驱动永磁同步电动机；另一种是采用直流电源，驱动直流电机。
前者需要用到三相全桥逆变器，后者需要用到直流/直流变换器。
2. 控制器设计永磁同步电动机调速控制系统需要用到控制器，控制器通过电路和算法来控制永磁同步电动机的运行。
控制器通常包括了控制电路、电源和算法。
控制器的设计中需要关注的要点包括：（1）控制算法。
常用算法有矢量控制、空间矢量调制、基于模型的控制等。
（2）控制电路。
控制电路包括电源、功率半导体器件、传感器等。
功率半导体器件包括开关管、二极管、IGBT等，传感器主要包括霍尔元件、编码器等。
（3）控制策略。
控制策略包括水平控制和垂直控制。
水平控制是指控制转矩，垂直控制是指控制磁场。
3. 运行性能参数的测量在永磁同步电动机调速控制系统中，需要进行运行性能参数的测量，包括转速、电流、功率等。
转速可通过编码器和霍尔元件进行测量。
电流和功率可通过测量电压、电流、功率因数和效率来得到。
永磁同步电动机调速控制系统可以通过一系列优化措施来提高效率和性能。
以下是一些优化措施：（1）降低系统损耗。
可以采用高效的功率半导体器件、减少控制器的过程损耗来降低系统损耗。
（2）提高系统响应速度。
可以优化控制算法、加强控制电路、提高传感器精度等来提高系统响应速度。
三相变频器的设计与调试一、硬件设计三相变频器的硬件设计包括电源电路设计、驱动电路设计和控制电路设计。
其中，电源电路设计主要负责为变频器提供稳定的直流电源，驱动电路设计负责控制电机的开关与驱动，控制电路设计负责实现频率和电压的调节等功能。
在电源电路设计中，需要选择合适的整流电路和滤波电路，保证输出直流电源的稳定性。
常用的整流电路有整流桥等，滤波电路可采用电容滤波或者电感滤波等方式。
驱动电路设计中，需根据电机的类型选择合适的驱动方案。
常见的驱动方案有单级逆变、两级逆变和三级逆变等，可以根据具体需求进行选择。
控制电路设计中，需要选择合适的控制器和传感器。
控制器可以选择单片机、PLC等，传感器可以选择温度传感器、压力传感器等，根据需要进行接口设计和程序编写。
二、软件编程软件编程是三相变频器设计过程中的重要环节，其主要任务是控制变频器的运行。
常见的软件编程方式有直接编程和使用工具软件编程两种。
直接编程是指通过编程语言对变频器进行控制。
常用的编程语言有C语言、汇编语言等，可以根据具体需求进行选择。
直接编程需要熟悉编程语言的语法和规则，并具备一定的编程能力。
使用工具软件编程是指通过使用专门的工具软件进行编程，这些工具软件通常提供了图形化的编程界面，用户可以通过拖拽和连接图形元素来控制变频器。
工具软件编程不需要掌握编程语言，更加方便快捷。
在软件编程中，需要实现变频器的开关控制、频率调节、电压调节等功能，以及实现保护措施，如过流保护、过压保护等。
三、参数调试参数调试是三相变频器设计的最后一步，主要是进行系统性能的调试和优化。
参数调试需要根据具体需求和应用场景来进行，一般包括以下几个方面：1.频率范围调试：调试变频器的频率输出范围，根据实际需求进行设置。
2.电压范围调试：调试变频器的电压输出范围，根据实际需求进行设置。
3.变频器的响应速度调试：调试变频器的响应速度，使其在电机启停、加速减速等方面具备较好的性能。
4.稳定性调试：测试变频器在长时间运行和负载变化时的稳定性，并进行相应的调整。
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。
永磁同步电动机调速控制系统的设计永磁同步电动机调速控制系统的设计永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种典型的高性能电动机，具有体积小、高效率、高功率密度和响应速度快等优点，因此在工业领域得到广泛应用。
PMSM调速控制系统的设计是实现电机精确控制的关键。
PMSM调速控制系统通常包括电机、传感器、功率器件、控制器和运算平台等组成部分。
电机是PMSM调速控制系统的核心，它通过传感器获取电机运行状态信息。
功率器件负责将控制器输出的指令转化为电机的控制信号。
控制器根据电机的运行状态信息和控制目标，通过对功率器件输出合适的控制信号实现对电机的调速控制。
运算平台则负责数据处理和算法运算，将控制器输出的指令与电机运行状态信息进行比较，得出合适的控制策略。
PMSM调速控制系统设计的关键是确定合适的控制算法和参数。
一般来说，常用的控制算法包括传统的PID控制算法和先进的模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）算法等。
PID控制算法简单易实现，但对于非线性系统来说，控制效果可能不够理想；而MPC算法可以更好地解决非线性系统的控制问题，但其实现较为复杂。
在具体的PMSM调速控制系统设计中，需要根据实际情况选择合适的控制算法和参数。
PMSM调速控制系统设计还需考虑到系统稳定性、鲁棒性和响应速度等因素。
稳定性是衡量系统控制质量的重要指标，一般通过系统的闭环传递函数分析和极点配置等方法来实现。
鲁棒性是指系统对参数变化和扰动的抵抗能力，通过增加控制器的鲁棒性设计和采用适当的控制策略来实现。
响应速度则是指系统对控制输入的快速响应能力，通过优化控制算法和参数，减小信号传递延迟等方法来实现。
永磁同步电动机调速控制系统的设计需要综合考虑电机的运行状态信息、控制目标、控制算法和参数、系统稳定性、鲁棒性和响应速度等因素。
只有在系统的各个方面都进行合理设计和优化，才能实现对PMSM的精确控制。
运动控制系统课程设计题目：三相永磁同步电动机变频调速系统设计专业班级：自动化姓名：学号：指导教师：评阅意见：指导老师签名：日期：2014年月日本论文在研究永磁同步电动机运行原理的基础上详细讨论了其变频调速的理论并且设计了一套基于DSP的永磁同步电动机磁场定向矢量控制系统。
永磁同步电动机相对感应电动机来说具有体积小、效率高以及功率密度大等优点，因此自从上个世纪80年代，随着永磁材料性能价格比的不断提高，以及电力电子器件的进一步发展，永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段。
由于永磁同步电动机自身具有比感应电动机更为优越的性能，而且其dq变换算法相对简单、电机转子磁极的位置易于检测，因此交流调速的矢量控制理论在永磁同步电动机的控制领域也得到了同样的重视，有关永磁同步电动机矢量控制研究的成果陆续发表。
本文就是应用电压矢量控制SVPWM实现对永磁同步电机的转矩控制，使其拥有直流电机的性能。
关键词：永磁同步电机矢量控制dq变换DSP1 绪论 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 研究现状及应用前景 (1)2 永磁同步电机的矢量控制方法 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 电流检测电路 (4)3.2 转速检测和转子磁极位置检测电路 (5)3.3 PWM发生电路 (6)3.4 IPM智能功率模块驱动电路 (7)3.5 系统保护电路 (8)3.6 人机接口电路 (9)4 软件设计 (9)设计心得 (12)参考文献 (13)1 绪论1.1 研究背景与意义众所周知，电动机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。
为了在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可以有两种方法：一种是在电机绕组内通以电流来产生磁场，这种电励磁的电机既需要有专门的绕组和相关的装置，又需要不断的供给能量以维持励磁电流的持续流动；另一种方法是用永磁体来产生磁场。
由于永磁体材料的固有特性，它经过预先磁化(充磁)后，不需要外加能量就能够在其周围空间建立磁场。
永磁电机的发展是与永磁体材料的发展密切相关的。
近几十年来，由于各种电机迅速发展的需要和电流充磁器的发明，人们对永磁材料的机理、构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢、钨钢、钴钢等多种永磁材料。
特别是20世纪30年代出现的铝镍钻永磁和50年代出现的铁氧体永磁，磁性能有了很大的提高，各种微型和小型电机又纷纷采用永磁体励磁。
永磁电机的功率小至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事、工农业和开常生活中得到了广泛的运用，产量急聚增加。
按照工作原理，电动机一般分为直流电动机和交流电动机两大类。
直流电动机的转速容易控制和调节，在额定转速以下，保持励磁电流恒定，通过改变电枢电压的方法实现恒转矩调速；在额定转速以上，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。
交流电动机的诞生已经有一百多年的历史。
交流电动机又分为同步电动机和感应(异步)电动机两大类。
20世纪80年代以前，在变速传动领域，直流调速一直占据主导电位。
随着交流调速技术的发展使交流电机的应用更加广泛，但是其转矩控制性能却不如直流电机。
因此如何使交流电机的静态控制性能与直流系统相媲美，一直是交流电机的研究方向。
本文就是针对永磁同步电机进行的矢量控制的变压变频调速系统设计。
1.2 研究现状及应用前景自从上个世纪80年代以来，随着电机调速控制理论、电力电子和微电子技术的迅速发展以及永磁材料性能价格比的不断提高，永磁同步电动机的变频调速进入了深入研究和广泛应用的阶段。
由于永磁同步电动机自身具有比感应电动机更为优越的性能，而且其dq变换算法相对简单、电机转子磁极的位置易于检测，因此交流调速的矢量控制理论在永磁同步电动机的控制领域也得到了同样的重视，有关永磁同步电动机矢量控制研究的成果陆续发表。
与此同时，对永磁同步电动机的调速控制性能也提出了更高的要求：高性能的永磁同步电动机调速系统除了要有良好的转矩控制性能外，还应具有较宽的调速范围。
随着现代工业生产方式的益自动化发展的需要，对作为其中重要组成部分的现代电伺服系统提出了越来越高的性能和技术要求，以永磁同步电动机为核心的电伺服系统具有精度高，稳定性好，转速高，功率密度大等特点，已日渐成为电伺服驱动系统的主流，尤其是在高精度、高性能要求的中小功率伺服领域更是具有取代传统直流伺服系统的趋势。
从其应用领域的特点和永磁同步电动机伺服系统自身技术的发展来看，今后永磁同步电动机伺服系统将向着以下两个方向发展：一个是适用于简易数控机床、办公自动化设备、家用电器、计算机外围设备以及对性能要求不高的工业运动控制等领域的简单、成本低的永磁同步电动机伺服系统；另一个方向则是适用于高精度数控机床、机器人、特种加工设备精细给进驱动以及航空、航天用的高性能的全数字化、智能化、柔性化的永磁同步电动机伺服系统。
而后一个作为更能充分体现永磁同步电动机伺服系统优点的发展方向也必将是永磁同步电动机伺服系统的重点发展方向。
2 永磁同步电机的矢量控制方法由电机学理论可知，在三相定子绕组中通入三相对称的电流，可以产生相应的三相磁动势。
其合成磁动势是一个圆形的空间旋转磁势。
而且可以证明，旋转磁势可以形成一个圆形旋转磁场（若不考虑磁滞和涡流损耗，则旋转磁势和旋转磁场在空间上同相位），并与电机的转子永磁体所产生的磁场相互作用形成电磁力，从而推动转子旋转。
由于电动机的转速与电源频率保持严格的同步关系，因而速度不可调。
与感应电动机的控制相类似，高性能的永磁同步电动机的变频调速策略也有两种：矢量控制和直接转矩控制。
矢量控制技术是从直流电动机的控制中得到启发，其励磁磁通和电枢磁势方向互相垂直，两者互不影响，励磁绕组和电枢绕组又相互独立，故可分别调节其励磁电流和电枢电流，实现对转矩的独立控制。
永磁同步电动机的矢量控制就是分别控制定子电流的幅值和相位，包含了id=0控制、cosφ=l控制、恒磁链控制、最大转矩/电流控制等不同的控制方法。
将永磁同步电机的转子励磁磁势方向定为d轴，超前90度的方向定义为q 轴，于是可以建立dq旋转坐标系。
dq轴电流的控制是通过dq轴电压的控制实现的。
但dq轴电压无法直接输出，需要转换到三相静止坐标系中输出，系统的控制方案可以设计为图2.1所示。
位置调节器ASR ACR2/3变换三相电压源逆变器ACR速度计算abc位置传感器dqθ给定ω给定iq给定uqθId给定=0ωiqidiaibicθPM图2.1 系统结构图3 硬件电路设计系统采用的DSP芯片为TMS320F2407，它是电机专用控制DSP，集成了相当多的电机控制外围电路，这使得系统硬件设计变得十分简单。
硬件系统的主回路采用交一直一交电压型逆变器(VSI)形式，由不控整流桥、滤波电容、逆变器以及作为控制对象的永磁同步电动机等组成。
硬件部分主要包括：人机接口、整流逆变装置、电流检测、光电码盘信号采集、系统保护等，硬件结构图如图3.1所示。
对LF2407控制器而言，其输入量主要为每一采样周期采样的a、b相定子电流信号和由增量式脉冲编码器输出的电机转速信号，输出量主要为IPM功率模块的控制信号。
串行接口故障检测DSP控制器TMS320LF2407三相电源三相整流电路IPM逆变电路驱动电路电流传感器脉冲编码器PMSM图3.1 系统硬件结构框图3.1 电流检测电路在没有中线时，可以认为电动机定子三相电流之和为0，因此检测a、b两相电流值可以重构出c相电流。
本系统检测电流使用霍尔电流传感器。
由于霍尔元件输出的是弱电流信号，因此必须将该电流信号转换成电压信号，且由于霍尔传感器的输出为有正负方向的电流信号，其转换得到的电压信号也有正负，而TMS320LF2407的片内A/D转换器的输入为0～+5V的电压信号，因而需要电平偏移电路，将有正负极性的电压信号转换为LF2407A/D转换器所需的单极性电压信号。
电流采样电路的原理框图如图3.2所示。
LEM2.5V 电压偏移ADC 输入电压放大器输出电压霍尔元件输出电压图3.2 采样电路原理图 3.2 转速检测和转子磁极位置检测电路高性能的变频调速系统一般都要求有高精度的速度和转子位置反馈元件。
光电编码器是一种直接将角位移变量转换为数字信号的检测元件。
因为具有较高的分辨率和简单的接口电路，所以特别适合于交流调速系统。
系统中选用增量式光电脉冲编码器检测转速，转子速度和位置检测的DSP 外部接线电路如图3.3所示。
图中PCA 、PCB 是从编码器上引出的增量式光电信号，两路信号相位相差90度。
C1、C2、C4、C8是从编码器混合编码盘得到的反映电机转子绝对位置的光电信号，按照格雷码规律变化，其中，C1的变化频率是C2的一倍，是C4、C8的四倍，C4、C8同频率，但相位相差90度。
整形后的信号，PCA 连接到DSP 的CAP1、CAP3管脚，PCB 连接到CAP2、CAP4管脚。
格雷码信号Cl 、C2、C4、C8分别接到DSP 的4个通用10端口IOPA0、IOPA1、IOPA2、IOPA3。
C1还同时连接到外部中断检测管脚XINT2和XINT3。
TMS320LF2407隔离放大混合编码盘CAP4CAP3CAP2CAP1IOPA3IOPA2IOPA1IOPA0XINT3XINT2PCB PCA C1C2C4C8图3.3 外部接线图3.3 PWM发生电路片上PWM发生电路是LF2407实现单片电机控制的又一硬件保证，它使在产生用于电机控制和运动控制场合的脉宽调制波形时，把CPU开销和用户的干预降至最少。
在本系统中，我们使用空间矢量SVPWM波形发生器，由其产生的PWM信号进入死区发生单元，死区宽度从0～102.4μs可调。
要产生一个PWM 信号，需要一个合适的定时器来重复产生一个与PWM周期相同的计数周期，一个比较寄存器保持着调制值。
比较寄存器的值不断地与定时计数器的值相比较，当两个值匹配时，在相应的输出上就会产生一个变换(从高到低或从低到高)。
当两个值之间的第二个匹配产生或一个定时周期结束时，相应的输出上会产生又一个转换(从低到高或从高到低)。
通过这种方法，所产生的输出脉冲的开关时间就会与比较寄存器的值成比例。
在每个定时器周期中，这个过程都会出现，但每次比较寄存器中的调制值是不同的，这要由控制软件根据每个采样周期的反馈量实时计算得到。
这样在相应的输出引脚就会产生一个PWM信号。
在PWM发生电路中，还有一个关键部分即死区发生。
在系统主回路中，两个功率器件被串联放在一个功率转换支路中。
为避免击穿失效，两个器件的导通时问必须不能重叠，这样就需要一对非重叠的PWM输出来正确地开关这两个器件。
为此，在一个功率器件的关断和另一个功率器件的导通之间要插入一段死区。
这段延迟允许一个器件在同一桥臂上的另一器件导通之前完全关断。
