元件。旋转变压器输出两相正交波形，能输出转子的绝对位置，但其解码电路复杂，价格
昂贵。磁编码器是实现数字反馈控制性价比较高的器件，还可以依靠磁极变化检测位置，
目前正处于研究阶段，其分辨率较低。
　　5．接口通讯单元。接口包括键盘/显示、控制 I/O 接口、串行通信等。伺服单元内部及对
外的 I/O 接口电路中，有许多数字信号需要隔离。这些数字信号代表的信息不同，更新速
度也不同。
　　三、对当前两种不同的永磁同步电机伺服系统的分析
　　由于转子磁钢的几何形状不同，当转子旋转时，在定子上产生的反电动势波形就有
两种：一种为正弦波；另一种为梯形波。这样就造成同步电动机在原理、模型及控制方法
上有所不同，为了区别由它们组成的永磁同步电动机交流调速系统，习惯上又把正弦波
永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电动机（PMSM）调速系统；而由
梯形波（方波）永磁同步电动机组成的调速系统，在原理和控制方法上与直流电动机系
统类似，故称这种系统为无刷直流电动机（BLDCM）调速系统。
　　PMSM 不需要励磁电流，在逆变器供电的情况下不需要阻尼绕组，效率和功率因素
都比较高，体积也较同容量的异步机小。PMSM 通常采用矢量控制和直接转矩两种控制方
式。矢量控制借助与坐标变换，将实际的三相电流变换成等效的力矩电流分量和励磁电流
分量，以实现电机的解耦控制，控制概念明确；而直接转矩控制技术采用定子磁场定向 ，
借助于离散的两点是调节，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动
态性能，其控制简单，转矩响应迅速。PMSM 的矢量控制系统能够实现高精度、高动态性
能、大范围的速度和位置控制，但是它的传感器则给调速系统带来了诸如成本较高、抗干
扰性和可靠性不强、电动机的轴向尺寸较长等缺陷。另外，PMSM 转子磁路结构不同，则
电动机的运行特性、控制系统等也不同。根据永磁体在转子上的位置的不同，永磁同步电
动机主要可分为：表面式和内置式。在表面式永磁同步电动机中，永磁体通常呈瓦片形，
并位于转子铁心的外表面上，这种电机的重要特点是直、交轴的主电感相等；而内置式永
磁同步电机的永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内圆之间有铁磁物质制成
的极靴，可以保护永磁体。这种永磁电机的重要特点是直、交轴的主电感不相等。
　　BLDCM 组成的伺服系统具有转速平滑，响应快，易于控制等特点，但若按照常规
的控制方法，其转速直接与电压相关，易受电源波动和负载波动的影响。BLDCM 类似于
PMSM 转子上也有永磁磁极，定子电枢需要交变电流以产生恒定转矩，其主要区别是前
者的反电势为梯形波，而后者的反电势为正弦波。但由于电磁惯性，BLDCM 的定子电流
实际上为梯形波，而无法产生方波电流，并由集中绕组供电，所以 BLDCM 较 PMSM 脉
动力矩大。在高精度伺服驱动中，PMSM 有较大竞争力。另一方面，PMSM 单位电流产生
的力矩较 BLDCM 单位电流产生的力矩小。在驱动同容量的电动机时，PMSM 所需逆变器
容量大并且需要控制电流为正弦波，开关损耗也大很多。
　　PMSM 的交轴电抗和直轴电抗随电机磁路饱和等因素而变化，从而影响输出力矩的
磁阻力矩分量。PMSM 对参数的变化较 BLDCM 敏感，但当 PMSM 工作于电流控制方式时，
磁阻转矩很小，其矢量控制系统对参数变化的敏感性与 BLDCM 基本相同。当电机转速较
高，无刷直流电机反电势与直流母线电压相同时，反电势限制了定子电流。而永磁同步电

 

机能够采用弱磁控制，因此具有较大的调速范围。
　　四、永磁同步电机伺服系统的国内外发展现状
　　早期对永磁同步电机的研究主要为固定频率供电的永磁同步电机运行特性的研究，
特别是稳态特性和直接起动性能的研究。V.B.Honsinger 和 M.A.Rahman 等人对永磁同步电
机的直接起动方面做了大量的研究工作。在上个世纪八十年代国外开始对逆变器供电的永
磁同步电机进行了深入的研究，其供电的永磁同步电机与直接起动的永磁同步电机的结