基于宽调速比的混合励磁双凸极电动机驱动控制理论研究

Hybrid Excitation Doubly Salient Machine (HEDSM) has several advantages such as rotor robustness, low cost, and possible operation at high temperatures and high rotational speeds.It overcomes the shortcomings of the magnetic field adjustment difficulties in permanent machine, extends the speed range of the motor, and improves rated speed of the generator. So, HEDSM has been applied in motor drive, electric vechile, wind generator and aerospace fields. In this project, Field-circuit mixed simulation model of HEDSM will be bulit,and the excitation regulator control algorithm with robustness and fast dynamic response will be researched.Moreover,the firing angle optimal control of the motor will be studied in order to increase the out put power and torque ripple of the machine, on the other hand, free switching control between constant torque below the base speed and constant power above the base speed based the electric motive force (EMF) at the base speed will be performed. all of the above problems will be solved in the project in order to widen tha application of HEDSG and lay the foundation for future industrilization.

混合励磁双凸极电机在继承双凸极永磁电机高效、结构简单、环境适应性强等优点的基础上，通过增加电励磁环节，克服了永磁电机励磁不易调节的缺陷，扩展了电动运行时的调速范围，拓宽了额定发电输出下的电机转速，在调速驱动、电动汽车、风力发电、航空航天等领域具有广阔的应用前景。本项目将通过建立混合励磁双凸极电机驱动系统的"场-路结合"仿真模型，研究鲁棒性高、动态响应快的励磁调节器控制算法，优化双凸极电机的角度控制策略，以实现电机的大功率输出和低转矩脉动；解决该类电机在恒转矩区与恒功率区能实现自然转换的宽恒功率调速控制问题，为混合励磁双凸极电机进一步拓宽应用领域及工业化发展奠定基础。

混合励磁双凸极电机在继承双凸极永磁电机高效、结构简单、适合高速运行等优点的基础上，通过增加励磁绕组，克服了永磁电机气隙磁场不易调节的缺陷，在调速驱动、电动汽车、风力发电及航空航天等领域具有广阔的应用前景。本项目深入研究了滑模变结构控制、自抗扰控制以及模糊控制等先进控制算法在励磁调节器中的应用，建立了相应的“场-路”联合仿真模型，明确了上述不同控制算法的特点和优势。同时，在分析双凸极电机转矩脉动成因的基础上，提出了移相交错角度控制，通过消除死区时间有效降低了传统角度控制下电流换相引起的转矩脉动；探索了双凸极电机的直接转矩控制，通过塑造期望的相电流波形，降低了电机的电磁转矩脉动。另外，对混合励磁双凸极电机的设计与宽调速比控制进行了研究，通过减小励磁电流和角度优化控制实现了轻载下的弱磁升速，并拓宽了电机的恒功率调速区，从而实现电机的宽调速比。本项目的研究成果在提升混合励磁双凸极电机驱动系统的调速性能方面具有重要的学术价值和应用前景。