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高速永磁无刷直流电机具有较高的功率密度及运行可靠性,在诸多领域中有着广阔的应用前景。和同功率的常速电机相比,高速电机体积较小,散热相对困难,具有较大的损耗密度,这就决定了其不同于常速电机特有的设计方式。转矩是衡量电机性能的一大指标,如果转矩出现较大脉动,会对电机运行的稳定性造成威胁。因此研究高速无刷直流电机的电磁设计和转矩脉动抑制具有较大的工程实际意义。随着计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)的飞快发展,基于软件的仿真设计和控制正逐步成为现代电机设计研发和驱动控制创新的一个重要方法。目前,ANSYS旗下的软件Maxwell可实现电机的2D、3D设计及有限元分析,其包含的RMxprt模块采用磁路法设计电机,可加快电机设计速度。此外,ANSYS中的Simplorer可实现电力电子器件的仿真及控制系统设计。因而Maxwell+Simplorer的联合仿真实现了电机设计、驱动、控制系统一体化设计。同时,Simplorer提供与MATLAB/Simulink的接口,大大加快了控制方案的设计速度,实现Maxwell+Simplorer+Simulink的联合仿真控制。本文的设计思路为:利用Maxwell、Simplorer、Simulink实现高速永磁无刷直流电机电磁设计、驱动和控制系统一体化设计,并致力于抑制电机的转矩脉动。具体内容如下:首先,根据高速电机特有的设计要求,利用RMxprt完成1.2kW、24000r/min的电机设计,通过磁路计算得到电机的参数清单。在Maxwell中进行有限元仿真,完成电机在静态场、瞬态场的相关特性分析。仿真表明所设计的电机符合设计要求。然后,研究采用六拍脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)调速控制下转矩脉动的问题。分别分析了不同PWM调制方式、PWM频率和采样电流的选取对电磁转矩的影响。引入新型PWM＿ON＿PWM调制方式来消除非导通相电流尾巴。并采用了非换相相电流作为采样电流来减小因电流尖峰引起的脉动。搭建Maxwell+Simplorer联合仿真控制模型进行分析,并通过实验进行进一步验证。最后,研究了高速无刷电机的_di(28)0矢量控制方案。电机运行中会受到多种参数影响,常规PI控制器已不适用这种场合。针对这种问题,采用非奇异快速终端滑模电流控制器代替常规PI电流控制器,其转速响应快,电流及转矩控制效果好。搭建Maxwell+Simplorer+Simulink联合仿真控制模型进行仿真分析。