第1章 概述

1.1 研究背景及意义

进入到21世纪工业发展的新阶段，为了适应世界工业新的发展趋势，我国部署了全面推进制造强国的战略计划——《中国制造2025》，这是我国工业发展转型为制造强国的第一个十年行动纲领[1-3]。因此，为了实现工业制造与现代科技的深度融合发展，使工业发展更具创新性、互联性、信息化和智能化，高端设备制造领域将成为工业发展新阶段的重点之一。而电机作为将电能转换为机械能的载体，被广泛应用于制造业中，在机电能量转换中发挥着至关重要的作用[4]。

若对电机进行宏观分类，根据供电电源种类的不同可分类为交流电机和直流电机[5，6]。在20世纪中期，直流电机由于其简单的调速方式被广泛应用于各类工业领域，然而由于其包含换向器和电刷，使得直流电机维护难度较高，可靠性差，这成为制约直流电机发展的主要因素[7]。相对比而言，交流电机在20世纪80年代后开始被学者们逐渐重视。与直流电机相比，交流电机不需要换向器和电刷等复杂结构，并且制造简单、价格低廉，系统具有更强的可靠性，随之得到了快速发展并在现代工业领域中应用得越来越广泛。

随着高性能汝铁硼等永磁材料的发展，以永磁体作为转子的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）问世并在20世纪末期得到了长足发展[8]。对比而言，永磁同步电机不需要换向器和电刷，并且利用永磁体代替了交流电机中的转子励磁绕组，具有可靠性高、结构简单、体积小、调速范围广、功率密度大、效率高等诸多优点[9-11]。因此，与永磁同步电机本体一样，其驱动控制方法也受到了国内外广大学者的高度关注。此外，电力电子技术的迅速发展更是促进了永磁同步电机控制系统的普及，使得永磁同步电机能够被广泛地应用于航空航天、车床、交通运输等各个领域[12]。

我国稀土永磁材料资源储量丰富，作为永磁同步电机制造的关键材料，在高性能永磁同步电机的研发与应用方面具有得天独厚的优越条件。然而，在高性能应用领域，国内电机控制技术的发展相对于国外仍然存在一定的差距，因此有必要深入研究PMSM的高性能电机控制技术，提升我国在高性能电机控制领域的技术水平以及核心竞争力。