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永磁同步电机因其体积小、结构简单、运行效率高、过载能力强等优点被广泛应用于工业、农业、航空航天等领域。与异步电机相比,永磁同步电机不需要无功励磁电流,具有功率因数大和运行效率高等优点,虽然永磁同步电机在额定工作状态下效率很高,但在轻载时电机运行效率会明显下降。因此,如何在轻载或负载频繁变化的情况下进一步提高其效率,成为电机驱动控制研究的一个热点。本文研究永磁同步电机的效率优化控制方法。 首先,介绍了永磁同步电机的数学模型,详细阐述了矢量控制和直接转矩控制的基本原理。在分析永磁同步电机损耗特性的基础上,建立了考虑铁损时永磁同步电机的数学模型,导出稳态运行时电机损耗极小时的最优励磁电流和最优定子磁链表达式,分别将最优励磁电流和最优定子磁链计算模块嵌入矢量控制和直接转矩控制系统,构造出基于损耗模型的效率最优矢量控制和效率最优直接转矩控制系统。 其次,在MATLAB/SIMULINK环境下,分别建立了效率最优矢量控制和效率最优直接转矩控制系统的仿真模型,并对轻载条件下电机驱动系统进行了仿真研究。结果表明,两种控制方法都能有效地提高永磁同步电机轻载时的运行效率,实际应用时可针对电机不同的运行工况选用合适的控制方法。 最后,基于TMS320F2812的控制平台,以二极管整流桥和IGBT逆变桥组成功率主电路,设计完成了效率最优永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制系统软件,进行了电机驱动控制实验,得到了初步的实验结果。