大功率电机及其交流电气传动系统在工业生产领域占有十分重要的地位。针对当前低速大功率电机在安装、制造、运输及维护等方面存在的问题,本文设计了一种特殊结构的多单元永磁同步电机,研究了永磁电机本体的结构和性能,并且以该种电机为研究对象设计了其整体的控制系统,进而在混合仿真环境下搭建了整个系统的仿真模型,并进行了研究。首先,本文对于多单元永磁电机的研究背景和意义进行了综述,提出了特殊结构的多单元永磁电机,对电机的定子、转子及绕组分别进行了研究,设计了电机多个单元间供电的连接方式以及接线端子排的结构,提出了多单元永磁电机总体的设计流程,分析了形成多单元电机的拆分重组原则,并且从旋转电机以及直线电机两个方向提出了该种结构电机的数学模型。其次,针对该种多单元永磁同步电机结构的特殊性,提出了三种不同的绕组拆分方法,以具体实例阐述了不等跨距法、改变槽数法以及简单开断法的应用,提出了父模块与子模块的概念,采用将父模块单元中子模块绕组换相连接的方式解决了三相绕组的不对称问题,并且研究了相邻单元电机间的边端磁场以及受力情况,通过设计的样机仿真进行了验证。再次,设计了多单元永磁电机控制系统总体的结构框架,各单元电机在电流控制与估算单元采用了脉振高频信号注入法,实现了电机速度的无位置传感器检测,利用信号注入、信号处理、特殊位置判断以及d轴正方向判断等多个模块完成了对电机初始位置的估计,设计了结合PID控制和偏差耦合理论的协同控制器,完成输出控制量的求取,控制各单元电机实现速度同步。最后,在 Ansys Maxwell、Ansys Simplorer 与 Matlab/Simulink 三个软件形成的混合仿真环境中,分别搭建了多单元永磁电机系统电机本体、系统主电路以及系统控制算法的仿真模型,设置了联合仿真的接口,研究了整个系统在三个软件混合仿真环境下的运行性能,通过仿真验证了该系统能够适用于低速大功率场合,对于后续的深入研究具有一定的参考价值。