1。3 永磁同步电机的结构和分类 

   永磁同步电机内部结构当中作为核心的两大部分就是它的转子和定子。其中转子在电机运行时能够自动旋转，主要构成部分是转轴永久磁钢以及磁轭即内部的永磁体所在，它的主要作用就是产生足够强的气隙磁感应强度；定子正如其名在电机运行时也是静止不动的，主要构成部分是硅钢冲片、三相绕组以及固定在机壳上的铁心。永磁同步电机的主磁场由转子不停地旋转产生的。因为转子磁钢的结构不同，所以在转子旋转时，在定子上产生的反电动势有正弦波和梯形波两种。而正弦波永磁同步电机在性上明显优于方波永磁同步电机，拥有显著突出的控制性能，所以在实际应用中，正弦波永磁同步电机更受到欢迎。

永磁同步电动机的具体分类：

(1) 根据工作主磁场方向的不同:径向磁场式和轴向磁场式

(2) 根据电枢绕组位置的不同:内转子式和外转子式

(3) 根据供电频率控制方式的不同:自控式和它控式

(4) 根据反电势波形的不同:正弦波永磁同步电动机(简称永磁同步电动机)和矩形波永磁同步电动机(简称无刷直流电动机)

1。4 永磁同步电机的优点以及缺点 

三相永磁同步电机的转子通过永磁体产生励磁磁场，励磁损耗小到可以忽略不计和转子产生的热量比较低，所以电机运行功率相比其它电机有很可观的提升。同时由于永磁同步电机结构简单紧凑、易于控制并且拥有极其出众的动稳态性能，所以在小容量的需要精准操控的伺服系统应用中应用颇为广泛。永磁同步电机相比较其他类型的电机具有如下的优点[4]：

(1) 永磁材料产生的磁场较大且稳定，电机结构简单紧凑；

(2) 转子转动惯量比其他电机小，获得的加速度比较客观；

(3) 定子与转子接触损耗小，可靠性比较高；

(4) 转子不需要励磁绕组，转子铜耗能忽略不计，功率较高；

(5) 低转速时转矩却很大，因此机体起动性能较高；

(6) 转矩谐波相对比较稳定，抖动比起其他电机小，可以平稳调速。

因此研究永磁同步电机的矢量控制方法并且加以改进增强，具有重要的理论意义和实用价值。

但是与此同时，永磁同步电动机也存在着不少的缺陷。永磁同步电机通过调频来调速，因此必须装置变频器。相比较直流电机，它的备份维护多了变频器，给实际应用带来了很多不便。永磁同步电机相比异步电动机存在造价昂、起动困难、功率相对比较低、最大转矩受永磁体去磁约束等缺点。论文网

1。5 永磁同步电机控制方法

1。5。1 矢量控制

    在1971年，德国的F。-Blaschke首次划时代地提出了矢量控制理论[7]。这是控制技术史上具有浓厚色彩的一笔。它的理论基础主要是是电机统一理论、机电能量转换和矢量变换理论。其基本思想是将交流电动机当做直流电动机一样来控制。首先通过坐标变换将交流电动机的定子电流分解成励磁电流分量和转矩电流分量两个分量，然后通过分别控制这两个分量，来控制电机的机械特性。矢量控制相比标量控制，拥有着明显的优势，与交流电机相结合，使得交流电机能够像直流电机一样调速，使得电机的机械特性，动静态性能都得到大幅度的增强，而且使得控制系统的实时控制性能更加的趋向完美化。

本文主要实现的是对永磁同步电机的矢量控制，控制系统动稳态性能优良，控制结构相对比较简单，系统仿真比较容易实现。现如今，永磁同步电机有三种最常用的电流控制策略：(1) 控制；(2)最大转矩/电流比控制；(3)控制等[11]。其中控制是相对比较简单常用的控制方式，本文设计的水下无人航行器推进系统采用的就是这种控制方式。