近年来,我国经济处于提质增效的关键时期,工业的崛起在促进经济发展的同时也带来了严重的环境问题。因此,研究和推广新兴能源技术成了解决该问题的有效途径之一。永磁同步电机(PMSM)具有体积小、可靠性高、转速低、效率高等优点,已成为微风发电系统研究热点之一。本文以PMSM为研究对象,阐述了其工作原理并对其结构进行优化设计,最后搭建并网控制系统,验证性能优势。具体研究工作概况如下:1.研究了PMSM定子电枢绕组类型与电机性能之间的关系,推导了低速直驱永磁发电机的多种的极槽配合和绕组参数之间的关系。通过几种绕组对比分析,确定了此次100W微风永磁直驱发电机定子绕组采用30极36槽、每极每相槽数为2/5的分数槽集中绕组。2.分析了微风PMSM的基本原理,详细分析了PMSM的运行性能,对电机空载及负载时的励磁电动势和气隙合成磁动势作了详细分析,并且通过向量图的方法重点分析了影响PMSM电压调整率的因素。3.根据电机设计任务书,通过磁路法初步确定电机的外形尺寸,然后在此基础上利用有限元软件进行不断地优化调整,直至找到最优尺寸。例如通过降低电压调整率增加电机永磁体厚度、气隙长度、定子直径等参数,在达到设计要求的前提下最大程度优化结构。4.以本体设计的电机为控制对象,采用经典的背靠背双PWM变流器的拓扑构造构建基于MATLAB/Simulink的并网控制系统模型。由仿真结果可知,本文设计的电机符合设计要求,且具有体积小、稳定性好、可靠性强、功率密度高等优势。