与传统的永磁同步电机不同,混合励磁电机中同时含有永磁体和直流励磁绕组。混合励磁电机的d轴磁链由d轴电流和直流励磁电流共同调节。为了实现混合励磁电机精确在线仿真,本文提出了一种考虑磁链谐波的混合励磁电机非线性建模方法。在MATLAB及硬件在环仿真系统中实现了考虑磁链谐波的非线性模型及传统线性模型的仿真,将两种模型的输出电流谐波及转矩谐波与样机对比,结果表明考虑磁链谐波的非线性模型与样机之间误差更小。论文的主要研究内容及成果主要包括以下几个方面:(1)以12槽10极混合励磁开关磁链电机为研究对象,介绍了电机拓扑结构和调磁机理。在阐述了ABC坐标系到d-q坐标系的变换规则后,在d-q坐标系建立了混合励磁开关磁链电机的线性数学模型。通过对线性模型进行仿真,并与样机实验进行对比,结果表明线性模型相电流基波幅值高于样机24.4%,电流畸变率低于样机10.26%。(2)由于线性模型中忽略了电机谐波及非线性因素,使得电机模型与样机间的误差较大。因此,本文提出了一种考虑磁链谐波非线性的混合励磁电机建模方法,并建立了电机的非线性模型。通过实验测得样机在不同励磁电流下的反电动势的幅值,由此推导出磁链的谐波幅值并应用于非线性模型中。为保证模型精度,电机模型中最高考虑到第13次磁链谐波,其谐波幅值已经小于基波的0.5%。同时,本文建立了全桥逆变器模型。通过实验将非线性模型与样机对比,结果表明非线性模型的相电流基波幅值高于样机6.8%;电流畸变率低于样机1.87%。(3)将电机模型及逆变器模型搭建于d SPACE中,并与DSP构成硬件在环仿真系统。通过在硬件在环仿真系统中完成电机模型仿真并与样机测试平台的实验结果比较可以看出:考虑磁链谐波的电机非线性模型硬件在环仿真结果中,电机相电流的谐波畸变率与实验样机仅相差0.9%,而线性模型与样机相差6.9%;非线性电机模型转矩的谐波畸变率与样机相差11.19%,而线性模型相差36.4%。由此可以看出,在相同控制器及控制策略下,本文建立的考虑磁链谐波的电机模型与样机间的误差更小。(4)基于本文建立的硬件在环仿真系统,提出了混合励磁电机的励磁电流优化控制策略。该策略以减小铜耗为目标确定d、q轴电流及直流励磁电流。与零d轴电流控制策略进行硬件在环仿真对比,结果表明励磁电流优化控制策略下电机铜耗在负载为1.4Nm时可以降低38.1%。