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随着电推进技术的快速发展,大功率载人全电直升机的研究需求越来越迫切。然而,其研究仍处于总体设计和样机研制的阶段,尤其是作为全电直升机技术中重要一环的电传动系统研究仍然较少。在直升机主旋翼的负载条件下,低速大转矩永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)由于省去了齿轮箱,具有高传动效率、结构简单和高可靠性的优点。同时,对于电传动系统的传动结构选取和性能评价方法,以及直升机工况下的PMSM低速大转矩控制策略,仍未见有深入详细的研究。因此,研究永磁同步电机在直升机主旋翼低速大转矩工况下的控制策略,并对全电直升机高效可靠的电传动系统进行探索性的研究,不仅具有重要的学术意义,而且具有重要的工程应用价值。本文首先阐述了课题的研究背景与意义,对国内外全电直升机主旋翼低速大转矩电传动系统、驱动电机及其控制策略进行了概述。其次提出了一种全电直升机传动系统的设计和评价方法,并以S300CB型直升机为原型,选定了全电直升机传动系统的方案。通过分析直升机主旋翼的可用功率、需用功率、质量的估算方法,提出了全电直升机续航性能的计算方法,计算和比较了高速电机间接驱动和直驱电机直接驱动两种电传动系统方案的总质量和续航性能,并确定了直驱电机直接驱动作为传动方案。接着分析了低速大转矩PMSM的基本结构和原理,建立了低速大转矩PMSM的数学模型,在搭建了控制系统仿真模型的基础上,根据直升机旋翼起动时的转矩需求,对控制系统进行了初步的仿真验证。然后根据主旋翼的负载工况对电机驱动系统及其控制策略的性能要求,比较研究了本文所述直升机主旋翼用PMSM的低速大转矩控制策略。以运动性能和续航性能为标准,选取了i_d=0控制、单位功率因数控制、最小损耗控制、直接转矩控制四种控制策略,分别搭建了四种控制策略的控制模型。通过仿真比较了几种控制策略在直升机旋翼起动、悬停、加速平飞的运动性能,最后结合本文所提出的续航性能估算方法,计算了四种控制方法的功率因数和效率,比较了四种控制方法的续航性能,定量分析了几种控制策略在主旋翼低速大转矩工况下的优劣势。最后搭建了一套低速大转矩PMSM用拖动平台,通过实验验证了低速大转矩PMSM控制系统在直升机稳态、直升机悬停、直升机加速平飞负载工况下的良好性能。