永磁同步电机在开始启动过程的时候，控制其运动的变频器首先会输出低频率的电压，以便在电机的内部形成缓慢旋转的定子磁场。它的主要目的是用来克服由于永磁体磁性而产生的转子惯性。随着定子磁场的缓慢增加，负载角度也发生了变化，导致了电磁力矩的增加，最后克服转子惯性开始旋转。当永磁同步电机的转速会随着变频器频率的升高而逐渐的升高到某一个特定转速的时候，会开始平稳的运行，这就是它的启动过程。在实际使用中，变频调速环节利用转速和转矩的双闭环控制即可实现随时进行同步转速的调节，避免其失步现象产生。但是对于同步电机这个种类来说，通常来说只能进行调频调速。尽管在实际应用中可以使电动机的转速与电源频率保持同步的状态，但是在负载扰动经常会进行突变的场合，只使用外部装置设置供电频率的方式去对电机进行控制远远达不到实际上的性能指标要求。

综上所述，就如同三相异步电机控制一样，永磁同步电机也需要进行闭环控制系统的搭建来使我们在实际使用中发挥出其高速度、高精度、高稳定性、快速响应、高效节能的运动控制。

本文在前人研究的基础上对永磁同步电机控制系统的选择进行了科学性的选择，通过对资料的分析以及两种控制方式利弊方面的比较，建立了仿真模型并按照仿真模型来编写了DSP程序进行实物实验。并且在此基础上对控制性能指标进行测试，包括稳定性、超调、出力情况等。

1.2 国内外研究现状与发展趋势

1.3 本文结构

根据对章节的划分，本文主要内容如下：

（1）第一章：本章主要内容为永磁同步电机以及其控制系统的背景 、研究意义和国内外研究现状与发展。之后再对PMSM的控制方 法进行了对比与分析，引出之后章节。

（2）第二章：本章主要内容为三种坐标系间的相互转化关系，接下来推到出PMSM的转子在这三种坐标系下的数学模型，最后按照第一章中内容进行控制方案选择并进一步分析所选方案的控制思想与控制机制。

（3）第三章：在第二章的基础上，绘制出PMSM-DTC系统的控制原理图。针对针对控制原理图进行MATLAB/SIMULINK仿真与分析。其中包括系统运行情况，包括稳定性、出力情况等。

（4）第四章：根据所制作出的直接转矩控制系统仿真模型以及相关参数，制作出了基于DSP的永磁同步电机控制系统模型，验证了其可控性。

（5）第五章：对本文所使用的控制方法和调试结果进行总结分析，并对整体设计的优化做出展望。

2 永磁同步电机直接转矩控制原理

永磁同步电机直接转矩控制系统具有一个明显的特点：在控制系统中会将定子磁链和电磁转矩通过两相静止坐标系进行估算求得。而后根据所需要的控制选择方式来进 行空间电压矢量的合理选择。用这种方式所构建出来的直接转矩控制系统的好处是：可以让转矩脉动限定在一定的误差范围之内。

在进行接下来的研究之前，首先需要对PMSM的数学模型进行大致分析介绍。本章会从PMSM的工作原理上入手，进而推算出其数学模型，最后介绍DTC控制的基本思路以及控制机制。