本文在分析了永磁同步电机结构的基础上，介绍了电机的坐标变换并根据永磁同步电机的特性建立了永磁同步电机的数学模型。在Matlab/Simulink 环境下根据矢量控制的原理设计了永磁同步电机速度电流双闭环矢量控制模型，对实际系统所要采用的2KW 永磁同步压缩机进行仿真试验。在试验经验的基础上给出了具体的PI 控制器参数调整方法和本系统PI 控制器的参数。从而为实际变频空调压缩机的控制提供了参考。

根据具体变频空调永磁同步压缩机的控制原理，在 Matlab/Simulink环境下设计了永磁同步电机双闭环矢量控制的仿真模型。着重分析了矢量控制中PI 控制器的校正原理和特点，并结合具体的永磁同步电机双闭环矢量控制仿真模型和调试经验给出了PI 控制器参数调整方法。最后基于仿真模型对实际系统所采用的永磁同步压缩机进行仿真试验和结果分析，为实际控制系统设计提供参考。

仿真实验及结果分析

仿真实验所采用的永磁同步电机为本课题变频空调系统中压缩机所采用的永磁同步电动机。其具体的参数如下：

定子电阻：  R s = 0.52Ω；

交，直轴电感：Ld = 0.0072H ，  Lq = 0.0172H ；

转子永磁铁磁通：  ψf = 0.175Wb；

转动惯量：J = 0.002kg·㎡；

摩擦系数：0（理想状态）；

极对数：P = 2；

额定转速：3000rpm 。

在仿真模型中PWM 载波频率为5000Hz ，逆变器的直流母线电压为360V（这也与实际系统相符），所有速度单位都是电角速度。PI控制器的参数反复调试，最终获得总体控制效果较佳的一组参数为：电流环PI控制器Kp=1500， Ki=10000，输出阈值[?100,100]；速度环PI控制器Kp =30，Ki =1, 输出阈值[?10,10]。

(1)空载（ T m=0 N ·m），给定转速为300rad / s时，转速、转矩和定子相电流的响应曲线

由下图可以看出当t = 0.032s 时转速，转矩和定子相电流基本稳定。由于转矩为零，励磁电流分量iq 为零，所以空载时定子相电流的正弦性不是很好。启动瞬间，转矩略有波动，进入稳态运行后，转矩波动很小。

(2)带负载（Tm =1N ·m），给定转速为300rad / s时，转速、转矩和定子相电流的响应曲线

由下图可以看出当t = 0.035s 时，转速，转矩和定子相电流基本稳定。定子相电流有较好的正弦性。进入稳态时，转矩波动很小，基本稳定在1N ·m与负载转矩相等。

(3)负载从1N ·m变为2N·m，给定转速为300rad / s时，转速、转矩、q轴电流和定子相电流的响应曲线。由下图可以看出，在稳态运行t = 0.04s 时，负载1N ·m变为2N ·m，转矩响应很快，约为3ms ，负载变化时速度略有波动，说明系统抗干扰能力较强。但在t = 0.04s时，输出转矩在给定负载周围有些波动，这主要是电流环中q轴PI 控制器不断调节的结果。转矩输出正比于励磁电流iq ，在t = 0.04s时三相定子电流经过很短时间波动后进入稳定并按比例变大。这些结果符合预先对控制系统的分析。

(4)转速从300rad /s变为200rad/s，负载转矩为1N ·m时，转速、转矩和q轴电流和定子相电流的响应曲线

由下图可以看出，在稳态运行t = 0.05s转速改变后，到t = 0.086s时转速，转矩，定子相电流和q 轴电流再次达到稳定。系统响应时间约为36ms 。