1. PMSM的發展

歷史上第一臺電機就是永磁電機，它是由巴洛(Barlow)在1831年發明，距今已有180多年的歷史，當時，永磁材料效能比較差，永磁體矯頑力和剩磁都太低，永磁電機很快被電勵磁電機所取代。

   經過幾十年人們對磁機理及磁材料製造技術的研究，相繼發現了碳鋼、鎢鋼、鈷鋼等多種永磁材料，直到20世紀70年代，以釹鐵硼為代表的稀土永磁材料誕生，因其擁有很大的矯頑力、剩磁，退磁能力強和較大的磁能積使永磁同步電機重新登上歷史的舞臺，使永磁電機發展進入新的歷史時期。1979年6月，我國的稀土電機奠基人唐任遠教授在瀋陽製造出了我國第一臺高速、高效稀土鈷永磁發電機。電機達到了每分鐘萬轉，各項效能指標全部達到甚至超過預定要求，對開展我國稀土永磁同步發電機的發展和進步具有極大的推進作用。

永磁電機設計手段、製造工藝水平等方面在近些年也取得突破性進展，其研究和開發歷程大致可分為三個階段。

(1) 20世紀70年代，高效能的永磁材料有了重大突破，但由於價格昂貴，僅限於航空、航天等不考慮價格因素的高科技領域。在這一時期，以V.B.Honsinger和M.A.Rahman為代表的科研人員主要專注於固定頻率輸入下的永磁同步電機電機執行特性研究，在電機穩態特性和直接起動效能方面取得了顯著的成果[1-2]。

(2)隨著稀土永磁材料的發展，科研工作者主要圍繞著高磁密度、低價格的永磁材料展開研究。在1983年出現價格相對較低的釹鐵硼永磁後，國內外的研究開發重點轉到工業和民用電機及控制器上。同時，人們將逆變供電技術引入到永磁同步電動機控制系統中。由於沒有阻尼繞組，逆變供電控制的永磁同步電機保持了電機暫、穩態特性的特點，同時可以達到永磁同步電機直接啟動的要求。1980年後發表了大量的論文研究永磁同步電動機的數學模型、穩態特性和動態特性。其中，A.V.Gumaste等人研究的永磁同步電動機穩態特性為永磁同步電機控制提供了可靠理論依據[3-7]。

(3) 20世紀90年代，隨著價格低廉的永磁材料的出現，特別是這些磁材料在熱穩定性和腐蝕性方面的優異表現，使永磁同步電機替代許多傳統電勵磁電機成為可能。新型分析研究永磁電機的計算機輔助軟體加快了科研步伐，大量湧現的學術論文和研究成果為永磁同步電機在拖動應用行業和精確控制領域的推廣打下堅實基礎。其中， G.R.Slemon等人針對調速系統快速動態效能和高效率的要求[8-10]，提出的現代永磁同步電機設計方法被廣泛應用。

1. PMSM研究現狀

     當前的研究工作主要集中在硬體和軟體這兩方面。在硬體方面，提高包含永磁同步電機、檢測元件（電流、位置感測器）、逆變器、微處理器等硬體的效能，比如採用高效能的永磁材料和先進的加工技術改進永磁同步電機的轉子結構和效能，消除或削弱由於齒槽轉矩所造成的轉矩波動；採用有限元分析法求解電機的引數，並實驗測量電機引數的變化規律，用以修正電機的數學模型，這樣可以很好的描述永磁同步電機的執行特性；採用高計算速度的數字訊號處理晶片（DSP），以提高運算速度及精度；採用高整合度、高可靠性的智慧功率模組（IPM）可以提高逆變器的效能並且減小了伺服系統的體積；採用“卡爾曼濾波法”、“旋轉高頻電壓訊號注入法”、“脈動高頻電壓訊號注入法”等估計永磁同步電機的轉子位置從而實現轉子位置檢測的 “無感測器化”。在軟體方面，主要從控制策略著手，提高控制性能。近年來智慧控制逐漸引用到電機控制中。智慧控制系統主要包括：基於人工智慧的專家系統（Expert  System）；基於模糊集合理論（Fuzzy Logic）的模糊控制；基於人工神經網路（Artificial Neural Network）的神經控制。文獻[11]中汪書萍提出了帶修正因子的模糊-PID 控制。文獻[12]中劉鴻儒設計了神經網路PID速度控制器,能實時線上調整,從而實現對永磁同步電機系統不確定性的魯棒控制。文獻[13]中張健民等人採用模糊混沌神經網路建立了具有混沌特性的永磁同步電機模型。智慧控制逐漸應用在永磁同步電機伺服控制系統中，並取得可喜的成果。

     隨著永磁同步電機的研究日趨成熟，當前正朝向高速度，大轉矩、大功率、高效率以及微型化、智慧化發展。近年來，在永磁同步電機本體上出現了很多高階電機，比如德國西門子公司開發的230 r/min、1095 kW的六相永磁同步電動機。用它為艦船提供動力，其體積比傳統的直流電機小近60%，損耗降低近20%. 瑞士ABB公司建造的用於艦船推進的永磁同步電動機最大安裝容量達38 MW。我國對永磁電機的研究起步晚，隨著國內學者和政府的大力投入，它發展得很快。目前，我國已經研製生產出3 MW高速度永磁風力發電機，南車株洲公司也在研製更大功率的永磁電機。