文档介绍：一、永磁同步电机矢量控制系统
永磁同步电机的结构和数学模型
永磁同步电动机是在三相电励磁同步电动机的基础上发展而来的。只不过它是采用永磁体作为转子励磁，从而省去了集电环、电刷和励磁绕组等，简化了结构，性能更优越。而定子部分与三相电励磁同步电动机的基本一样，因而被称为永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）。PMSM 的一个基本特点就是能在稳态运行时，在定子三相绕组中产生正弦波感应电动势。
对于面装式永磁同步电机，则有，称为等效励磁电感。
其中 Lmd、Lmq，分别为直轴等效励磁电感和交轴等效励磁电感。
对于面装式转子结构，永磁体内部的磁导率十分小，接近空气的磁导率，因此对于定子三相绕组产生的电枢磁动势而言，电动机气隙为均匀的。
PMSM 的物理模型
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由图，在三相坐标系下，永磁同步电机三相绕组的电压方程可以表示为：
（）
其中，永磁同步电机的定子磁链方程为：

式（）中、、分别为三相绕组的自感；、、、、
、分别为三相绕组的互感。分别为转子的磁链与各相
绕组交链；分别为三相绕组的相电流；θ 则为转子的位置角；对
于面贴式永磁同步电机，三相绕组的自感和互感分别相等。
()
()
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静止 DQ 轴系与同步旋转 dq轴系
首先，将静止（ABC）轴系变换为静止（αβ）轴系坐标：
()
然后，再通过坐标变换将空间矢量由（αβ）轴系变换到同步旋转（dq）轴系，如图所示。即有下面的公式：
()
由静止（ABC）坐标轴系到静止（αβ）坐标轴系的变换只完成了由三相到两相的
“相数变换”，而静止（αβ）坐标轴系到同步旋转（dq）坐标轴系的变换是一种“频率变换”。在直流电动机中，电枢绕组中的交流电流是通过换向器和电刷变成直流电的。而式和式所起到的作用也相当于换向器的作用，经过这两种变换最终将交流永磁同步电机等效为直流电机，使其的控制性能有了很大的提升。
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下面我们对已得到的公式继续分解，得到：
磁链方程为：
电磁转矩方程为： ()
()
式中Ψd、Ψ2d为定、转子磁链直轴分量；Ψq 、Ψ2q为定、转子磁链交轴分量；为定子电流直轴分量，为定子电流交轴分量；、分别为定子、转子的直轴同步电感，Lmd、Lmd为定转子之间的 d、q 轴互感。因为大多数的
PMSM 中转子上没有阻尼绕组，所以电动机的电压、磁链方程便可得到相应简化：
（）
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电磁转矩方程为：
由电磁转矩方程的表达式（）可以看出，永磁同步电机的电磁输出转
矩由两部分组成，分别为由永磁体产生的永磁转矩以及由电机的凸极特
性使得转子不对称所造成的磁阻转矩。
永磁同步电机矢量控制基本原理
矢量控制的主要思想是将交流电动机等效模拟为直流电动机，通过
坐标变换的方法将定子电流分解为转矩和励磁两个分量，从而实现解耦
控制，使交流电动机具有象直流电机一样好的控制特性。因此，对交流
电动机转矩控制的关键是对定子电流矢量幅值和相位的控制。
矢量控制又被称作磁场定向控制，按照同步旋转参考坐标系定向方
式可以分为定子磁场定向控制、转子磁场定向控制和气隙磁场定向控制。
因为转子磁场定向控制可以得到自认的解耦控制，其在实际的系统中得
到了广泛应用。
（）
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面装式 PMSM（id=0）转矩控制
当d轴定向在转子上时，即为转子磁场定向控制。此时，直轴电流id=0,由电磁转矩方程式（）可以看出，磁阻转矩为零，只调节交轴电流iq便可以线性的控制电磁转矩。
，
is与Ψf在空间正交，定子电流全部为转矩电流。虽然转子磁场以电角度ωr旋转，但在（dq）坐标轴系内
is与f却始终保持相对静止，从转矩生成的角度，面装式PMSM就可以等效为一台他励直流电动机。其中