混合励磁双凸极电机控制方式综述.pdf.doc

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1、刘奕杉：混合励磁双凸极电机控制方式综述3刘奕杉：混合励磁双凸极电机控制方式综述3混合励磁双凸极电机控制方式综述刘奕杉电气15级研究生，331501000020刘奕杉：混合励磁双凸极电机控制方式综述5摘要：本文介绍了混合励磁双凸极电机的发展历史跟研究现状，分析了混合励磁双凸极电机的各种控制方式，介绍了在分区控制的思想下，励磁系统的弱磁控制、增磁控制。以及半桥功率变换器供电方式下的标准角控，针对标准角控制时高速段下电机输出转矩不足的问题又介绍了提前角控制。最后总结展望了混合励磁双凸极电机控制方式研究中存在的问题以及解决方法。关键词：混合励磁；双凸极电机；控制方式0引言上个世纪90年代美国电

2、机专家T.A.Lipo提出了永磁双凸极电机[1]，双凸极永磁(DoublySallentPermanentMagnet，DSPM)电机是近年来在开关磁阻电机基础上发展出来的一种新型高效节能电机。混合励磁双凸极电机(HybridExcitedDoublySalientMachine，HEDS)[2]是在永磁双凸极电机的基础上演变而来的，它将永磁体励磁与电励磁[3]进行了有机结合，继承了永磁双凸极电机的全部优点，而且具有电机磁场可灵活调节的特点，因此成为双凸极电机的研究热点。目前对混合励磁电机的研究，主要围绕着对电机不同混合励磁结构、混合励磁原理分析等方面，而对混合励磁电机的控制策略研究则

3、相对较少，HEDS电机继承了DSPM电机凸极永磁的优点，具有功率密度高、结构简单、容错性能好、控制灵活等优点。它在工业驱动、航空航天、汽车、舰船以及诸如电动汽车等需宽调速驱动应用场合具有前景[4]。HEDS电机的控制策略包含2种基本控制模式[5]即低速时的电流斩波控制和高速时的角度位置控制。根据该电机的运行原理提出采取分区控制策略，对电机进行弱磁控制，增磁控制。以及HEDS在半桥功率变换器供电方式下，标准角控制策略对电机输出转矩的影响，并在此基础上，介绍了提前角控制。1双凸极电机的发展历史及研究现状开关磁阻电机（简称SRM）是上个世纪60年代国外推出的一种交流调速电动机的新品种，随着电

4、力电子技术的发展，出现了开关磁阻电机调速驱动系统。开关磁阻电机结构非常简单，定、转子都为凸极齿槽结构，定子上装有集中绕组，转子上没有绕组和磁钢，这使得定、转子的结构坚固，制造成本低，装配工艺简单，冷却方便。　　永磁双凸极电机的设计思想最早可以追溯到1955年Rauch和Johnson对永磁双凸极电机的研究[6]，但是由于当时永磁材料性能等问题的限制，这种原型机体积较大、力能指标相对较低，并没有得到多大的重视。直到上个世纪90年代初，美国Wisconsin大学Lipo教授领导的科研小组，进行了大量永磁双凸极电机的研究工作，取得了丰硕的研究成果。其中，Liao于1993年发表了关于DSPM

5、主要尺寸确定的论文[7]，表明DSPM电机具有较高的功率密度，随后Liao又于1995年在IEEE上系统阐述了DSPM电机工作原理及其控制特点[8]，文献成为DSPM电机的经典作品。图1.1为美国Wisconsin大学Lipo教授领导的科研小组于1992年提出的DSPM电机结构示意图，电机定转子结构外形与开关磁阻电机相似，呈双凸极结构，但它在定子（或转子）上放有永磁体，从而使运行原理和控制策略与开关磁阻电机有本质区别。概括地讲，DSPM电机系统的主要优点是结构简单、控制灵活、动态响应快、调速性能好、转矩/电流比大，可实现各种特殊要求的转矩/转速特性，功率因数接近于1，效率高。Lipo.

6、T.A等人提出的混合励磁双凸极电机不同之处在于永磁体旁边附加了一条并联磁分路，为直流励磁磁通提供了一个通路，避免了直流励磁磁势直接作用于永磁体，减小了永磁体产生不可逆退磁的风险，并且通过磁分路磁阻的适当设计，能达到用较小的直流励磁磁势获得较大气隙磁通调节范围的目的[9]。东南大学程明教授所领导的课题组提出了磁桥式混合励磁双凸极电机[10]，电机结构如图1.2所示，其特点是在电机永磁体与直流励磁绕组之间设置了一定尺寸的导磁桥，使电机定子铁芯保持一个整体，南京航空航天大学的严仰光教授等在双凸极电机方面作了很多研究工作，他在文献[11]中提出了一种新型的12/8刘奕杉：混合励磁双凸极电机控制

7、方式综述5极磁路独立式的混合励磁双凸极电机结构，这种并列结构混合励磁双凸极电机定子有两并列的电枢铁芯，一段为永磁励磁，另一段为电励磁，电枢绕组则共用，永磁部分电机和与电励磁部分电机间用气隙或非磁性金属材料隔开一段距离，这样可以减少永磁体作为磁势源和励磁绕组电流作为磁势源产生的沿轴向的磁通间的交链，减少两部分电机的耦合，从而使两部分电机磁势建立的磁通互不关联，经各自的磁路闭合[11]。图1.1　DSPM电机结构示意图图1.2三相12／8极ＨＥＤＳ