本文为水下航行器用双转子电机设计了一套控制系统。该系统综合考虑系统成本和系统可靠性,通过分析水下航行器的运行环境,根据电机的功率、转速等技术指标制定出合理的控制方案,使系统具有高的性价比。论文首先分析了水下航行器动力装置的发展现状,论证了对转双转子永磁同步电机应用于该装置中的优越性。然后分析了双转子电机的工作原理与控制方法,并建立了电机的数学模型和水下航行器的动力模型。在此基础上,制定了切实可行的解决方案:(1)以PIC16F877A单片机为控制核心,采用电流、转速双闭环控制,对控制环的PI参数进行了整定。(2)采用反电势三次谐波检测法来检测转子的位置,即通过检测电机中性点的三次谐波过零点来确定转子的位置,进而得到定子绕组的换相信息。三次谐波检测电路的设计使用了带通滤波器,并针对检测电路存在的相位漂移进行了分析,并提出了一种简单有效的相位补偿算法,提高了电动机运行的平稳性和系统的稳定性。(3)论文对双转子电机无位置传感器控制中的关键问题——启动方法进行了研究,详细分析了“三段式”起动方法实现过程的基础,给出了从外同步到自同步平稳切换的条件。论文最后提出了双转子永磁同步电机的软硬件设计方案,并研制了控制系统实验样机。硬件部分主要包括主电源的滤波电路、三次谐波检测电路、驱动和逆变电路、电压、电流检测电路以及按键显示电路等。软件部分采用MPLAB开发平台,对整个控制系统进行编程调试,对论文中分析提出的方法进行了实验研究,分别验证了电机在低速和高速运行情况下反电动势三次谐波的相位补偿方法。实验证明,控制系统运行稳定,基本能够满足水下航行器的运行要求。