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永磁同步电动机的转子依靠永磁体形成磁场。当我们在定子里输入三相交流电时，同样会产生磁场。这些磁场之间的相互作用决定了电动机的电磁转矩。在直流电动机中，主磁场和电枢磁场在空间上相差90°，这意味着我们可以独立地调节它们，从而实现良好的转矩控制。然而，在交流电机中，主磁场和电枢磁场互相影响，这导致了转矩控制性能的下降。
目前，电梯中使用的矢量控制技术，其基本思想是模拟直流电机的转矩控制规律。通过磁场定向坐标变换，将三相交流电动机的定子电流分解为励磁电流分量和转矩电流分量，这两个分量相互垂直，彼此独立。这样，我们就可以分别调节它们，从而获得类似于直流电动机的良好动态特性。因此，矢量控制的关键在于精确控制定子电流的幅值和空间位置。
为了准确检测永磁同步电机的磁极位置，必须首先对电机位置传感器进行初始定位。根据电机反电动势信号与电机位置角之间的关系，可以利用电机反电动势过零信号来定位磁旋转编码器。这种方法的一个显著优点是，无需调整编码器的安装位置，即可确定磁旋转编码器输出的绝对角度与电机位置角之间的关系。这种定位方法不仅提高了系统的精度，还简化了安装过程。
毕业设计开题报告
课题名称：电动汽车用永磁同步电机及其控制系统
一、本课题设计的目的：
1、学习了解电动汽车的发展现状及未来的发展趋势。
2、学习电动汽车驱动系统的相关知识，掌握永磁同步电机的数学模型以及永磁同步电动机控制系统的主流控制策略。
3、深入学习电动汽车用永磁同步电机的控制原理、控制方法及运用仿真软件对控制过程进行仿真。
4、运用matlab/simulink软件建立一个初级的永磁同步电机的控制系统，包括硬件和软件部分并进行仿真实验。
二、课题现状和发展趋势：
目前车用永磁电机的发展现状：（1）永磁同步电机驱动系统已形成了一定的研发和生产能力，开发了不同系列产品，可应用于各类电动汽车；产品部分技术指标接近国际先进水平，但总体水平与国外仍有一定差距；基本具备永磁同步电机集成化设计能力；多数公司仍处于小规模试制生产，少数公司已投资建立车用驱动电机系统专用生产线。(2)电机控制器关键部件电机控制器用位置／转速传感器多为旋转变压器，目前基本采用进口产品，我国部分公司已具备旋转变压器的研发生产能力，但产品精度、可靠性与国外仍有差距。IGBT基本依赖进口，价格昂贵，国产车用IGBT尚处于研究阶段。
我国驱动电机及其控制器存在的主要问题：(1)电机原材料、控制器核心部件研发能力较弱，依赖进口，如硅钢片、电机高速轴承、位置／转速传感器、IGBT模块等。进口产品成本高，影响电机系统产业化。(2)我国车用电机的机电集成水平与国外差距较大。控制器集成度较
低，体积、重量相对偏大。(3)现阶段国家出台的电动汽车驱动电机系统标准较少，且不完善。如：不同类型电机系统采用同一检测标准，缺乏可靠性、耐久性评价方法等。
车用电机及控制系统的发展趋势如下：(1)电机本体永磁化：永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。(2)电机控制数字化：专用芯片及数字信号处理器的出现，促进了电机控制器的数字化，提高了电机系统的控制精度，有效减小了系统体积。
(3)电机系统集成化：通过机电集成（电机与发动机集成或电机与变速箱集成）和控制器集成，有利于减小驱动系统的重量和体积，可有效降低系统制造成本。
三、设计的重点与难点，拟采用的途径：
（一）课题设计的重点难点是：1、学习分析车用永磁同步电机的优势；2、学习永磁同步电机的数学模型；3、根据永磁同步电机的数学模型分析最优控制策略；4、利用matlab/simulink建立控制系统并进行仿真试验。
（二）难点突破途径：1、查阅相关文献，对永磁同步电机进行系统的深入的学习与认识；2、学习matlab/simulink软件的使用，通过上机练习深入掌握。
四、设计进度计划：
课题设计主要分为三个阶段：
第一阶段：1、复习永磁同步电机的相关知识，查阅资料学习永磁同步电机的优点；2、学习永磁同步电机的数学模型，总结其特点，可行的控制方法；3、根据其数学模型，研究不同控制策略的区别，并找出最优控制策略。
第二阶段：学习matlab/simulink软件的使用。
无刷直流电机通常使用瓦型磁钢作为转子磁极，并通过磁路设计获得梯形波的气隙磁密。其定子绕组多采用集中整距绕组，因此感应反电动势也是梯形波。控制无刷直流电机需要位置信息反馈，这通常通过位置传感器或无位置传感器估计技术实现，以构成自控式的调速系统。在控制时，各相电流尽量控制成方波，逆变器输出电压则按照有刷直流电机PWM的方法进行控制。
无刷直流电动机本质上是一种永磁同步电动机，其调速实际上属于变压变频调速范畴。
通常所说的永磁同步电动机拥有定子三相分布绕组和永磁转子。在磁路结构和绕组分布上，它保证感应电动势波形为正弦波，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般由交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统通常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制等先进的控制策略。
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