新型混合励磁同步电机的分析、设计及控制策略研究

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1、东南大学博士学位论文新型混合励磁同步电机的分析、设计及控制策略研究姓名：杨成峰申请学位级别：博士专业：电气工程指导教师：林鹤云20071127东南大学博士学位论文27槽8极的电机样机。建立了HESM在定转子坐标系下的数学模型，给出了不同坐标系下的磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程等。在分析HESM调速性能的基础上，提出了HESM调速系统的分区控制策略，深入研究了调压、调速、增磁和弱磁控制策略的具体实现方法。采用MATLAB软件的Simulink／PSB工具箱以及模块化与功能化的建模方法，实现了电机

2、本体、主控制器、励磁电流控制器和功率变换器的一体化建模。根据不同目的要求，设计了不同的仿真方法，仿真分析了HESM调速系统在低速标准调速区、低速增磁调速区及高速弱磁调速区的调速动态特性及稳态特性，验证了HESM数学模型、控制策略、仿真模型与仿真方法的正确性，并与PMSM调速系统进行了仿真比较。对HESM定转子坐标系下的数学模型分别建立了相应的HESM调速系统仿真模型，并进行了较为深入的系统仿真，比较了两种数学模型的统一性与两者仿真结果的一致性。搭建了ASHESM实验系统，进行了比较全面的发电及驱动实验

3、研究，具体包括：不同转速下空载和负载反电势测定、变转速下电机机械特性测试、变负载时输出转矩特性测试、电机温升测试、电机转速与转矩动态响应测试、电枢电流．励磁电流测试、输出转矩一励磁电流测试以及电机最大空载调速能力测试等，获得了样机的综合性能特征，得到了一些有益的结果。【关键词l混合励磁，同步电机，三维有限元，磁场分析，静态特性，电磁设计，矢量控制，调速控制策略，仿真建模本课题受国家自然科学基金重点项目(50337030)资助ⅡAbstractHybridexcitationsynchronousmac

4、hine(HESM)isanewtypeofthespeed-regulationmachineafterpermanentmagnetsynchronousmachineffMS岣andelectricexcitationsynchronousmachine(EESM)．WiththeadvantagesofthePMSMandEESM,HESMisbecomingan@wresearchfocusinthefieldofbrushlessACmachine．However,thereisnores

5、earchaboutHESManditscontrolforwidespeed-regulationbyadoptingACsinusoidalwavedriveandvector-controlmethod．Systematictheoryhasnotbeenformedinsuchareasaselectricmachineanalysis，designandsystemcontrol,andan011．Inparticular,therealemanysubjectsneedingtobefin

6、ishedonmotormagnetictopology蚰XLetnreselection,electromagneticdesign，andwidespeed-regulationbycoordinationcontroloffieldcurremandarmaturecurrent．Accordinglythissubjectfocusingontheanalysis，designandcontrolstrategiesforHESMhasimportantsignificanceintheory

7、andgreatvalueinengineeringforthedevelopmentandapplicationofHESM．Afterextensiveresearchonalltheavailabletopologystructureofhybridexcitationmachine，anovelHESMtopology,asymmetricallystaggerhybridexcitationsynchronousmachine(ASHESM)，isproposed．Theanalysisth

8、eory,designmethod,systemsimulationmodelandcontrolstrategysimulationfortheHESMdrivesystembasedonvector-controlareresearchedde印lyandcomprehensively．Aprototypemachineismadeandthecorrespondingexperimentalsystemisbuilt,basedonwhichthe