并列式混合励磁磁通切换型电机及其控制策略基础研究

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为解决传统永磁磁通切换型电机磁场调节困难的问题,本文研究了一种并列式混合励磁磁通切换型电机。该电机由永磁部分和电励磁部分同轴并列而成,继承了磁通切换电机功率密度高、转矩密度高、转子结构简单、反电势正弦等优势。电机运行时,电励磁磁场和永磁磁场相互独立,使得该电机的设计具有较强的灵活性。本文结合电磁仿真对电励磁磁通切换型电机的结构拓扑和电磁特性进行了对比研究,并对本文涉及的并列式混合励磁磁通切换型电机的电感和调磁/弱磁特性进行了详细的理论分析,建立了该电机的数学模型。研究结果表明,永磁、电励磁磁场相互独立,使得该电机具有较强的对称调磁能力;电励磁部分的存在较大程度地提升了电机的dq轴电感,从而有效拓宽了电机的弱磁区域。通过励磁电流和d轴电流的联合控制,可以实现电机的故障灭磁。此外,为提高并列式混合励磁磁通切换型电机的运行效率,本文提出了最大转矩铜耗比控制策略,该策略以最大转矩铜耗比为原则对给定电磁转矩进行分配,得到励磁电流关于电磁转矩的拟合方程,结合电流矢量控制和直接转矩控制,对于电机基速以下及基速以上运行情况皆进行了研究,并拓宽了id=0-最大转矩铜耗比控制的适用区域。仿真和实验结果表明,本文提出的算法在保证静态特性的前提下可使得转矩铜耗比接近最大,有效减小铜损,提高电机的运行效率。
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