０　引　言

　　　　永磁同步电机由于转子采用永磁材料励磁，无

励磁损耗，具有体积小、重量轻、结构简单、维护方
便、运行可靠、力矩电流比高、高效节能易于控制等

优点，从而在各个领域得到了广泛应用。与此同时，
对永磁同步电机控制系统的性能也提出了更高的要

求，故需要建立永磁同步电机控制系统的仿真模型
来验算各种控制算法，优化整个控制系统，可以在短

时间内设计出预期效果的控制系统。本文在分析永
磁同步电机转子磁场定向控制的基础上，用Ｍａｔｌａｂ

６．５．１建立了永磁同步电机控制系统的仿真模型，并
通过对实例电机的仿真，给出了各种仿真波形。

１　磁场定向控制原理

　　　　１９７２年，德国Ｓｉｅｍｅｎｓ公司的Ｆ．Ｂｌａｓｃｈｋｅ提出
了交流电动机的矢量控制原理。该理论通过矢量旋

转变换和转子磁场定向，将定子电流分解为与磁场
方向一致的励磁分量和与磁场方向正交的转矩分量，

得到类似直流电机的解耦数学模型。使交流电动机
的控制性能得以接近或达到他励直流电动机的性能。

　　　　三相永磁同步伺服电机的模型是一个多变量、
非线性、强耦合系统。为了实现转矩线性化控制，就

必须要对转矩的控制参数实现解耦。转子磁场定向

控制是一种常用的解耦控制方法。转子磁场定向控
制实际上是将Ｏｄｑ同步旋转坐标系放在转子上，随

转子同步旋转，如图１所示。两直角坐标系：αβ坐
标系为定子静止坐标系，α轴与定子绕组Ａ相轴重

合；ｄ－ｑ为转子旋转坐标系，ｄ轴与转子磁链方向重
合，并以同步速ω逆时针旋转。可以把定子电流综

合矢量ｉ

ｓ

在旋转坐标系ｄ－ｑ轴上分解，ｉ

ｓ

＝ｉ

ｄ

＋ｉ

ｑ

。当三

相合成的电流矢量ｉ

ｓ

与ｄ轴的夹角θ等于９０°时可以

获得最大转矩，ｉ

ｄ

＝ｉ

ｓ

ｃｏｓθ＝０，ｉ

ｑ

＝ｉ

ｓ

ｓｉｎθ＝ｉ

ｓ

。对于凸

极式转子，Ｌ

ｄ

＝Ｌ

ｑ

，转矩方程为

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｔ＝ＰΨ

ｆ　

ｉ

ｓ

ｓｉｎθ　　　　　　　　　　　　　　　　（１）

式中：Ｐ为转子的磁极对数；Ψ

ｆ

为转子磁钢在定子上

的耦合磁链，它只在ｄ轴上存在。当三相合成的电流
矢量ｉ

ｓ

与ｄ轴的夹角θ等于９０°时可以获得最大转矩。

摘　　要：在分析了永磁同步电机磁场定向控制的基础上，用Ｍａｔｌａｂ建立了永磁同步电机控制系统的仿真模型，　并

通过对实例电机的仿真，给出了仿真波形，其仿真结果达到了预期效果。该研究结果提高了永磁同步电机控

制系统开发效率，为永磁同步电机控制系统的分析和设计提供了有效的途径。

关键词：永磁同步电机；仿真；磁场定向控制

中图分类号：TM341　　　　　　文献标识码：A　　　　　　文章编号：1671 - 2153(2007)02 - 0001 - 04

基于Ｍａｔｌａｂ的永磁同步电机控制系统仿真研究

王晶菡

１

，李铁才

１

，杜坤梅

２

（１．哈尔滨工业大学　深圳研究生院，

　广东　　深圳　５１８０５７；２．哈尔滨理工大学　电气学院，　哈尔滨　１５００４０）

收稿日期：２００６－１１－１５

作者简介：王晶菡（１９８３－），女，山东威海人，哈尔滨工业大学硕士研究生，研究方向为电机控制；

　　　　　　　　　李铁才（１９５０－），男，浙江杭州人，博士生导师，教授，研究方向为电机及控制系统；

　　　　　　　　　杜坤梅（１９５４－），女，黑龙江哈尔滨人，硕士生导师，教授，研究方向为电力电子与电力传动。

Journal of Ningbo Polytechnic

宁波职业技术学院学报

２００７年４月

第１１卷第２期

Ap r, 2 0 0 7

Vol. 11 No.2

. 1 .

2007 年第 2 期

图１　定子ＡＢＣ坐标系、Ｏαβ坐标系与转子Ｏｄｑ坐标系的关系

Ａ

Ｂ

Ｃ

Ｓ

Ｏ

Ｎ

ｄ

ｑ

ｉ

ｓ