混合励磁轴向磁场磁通切换电机弱磁控制

第３５卷第ｌ９期　２０１５年１０月５日　中国电机工程学报　Ｖｏ１．３５　Ｎｏ．１９　Ｏｃｔ．５，２０１５　￣２０１５　Ｃｈｉｎ．Ｓｏｃ．ｆｏｒ　Ｅｌｅｃ．Ｅｎｇ．５０５９　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆｔｈｅ　ＣＳＥＥ　ＤＯＩ：１０．１３３３４￣．０２５８—８０１３．ｐｃｓｅｅ．２０１５．１９．０２５　文章编号：０２５８—８０１３（２０１５）１９—５０５９－１０　中图分类号：ＴＭ　３５１　混合励磁轴向磁场磁通切换电机弱磁控制　赵纪龙，林明耀，徐妲，金龙　ｆ东南大学伺服控制技术教育部工程研究中心，江苏省南京市２１００９６）　Ｆｌｕｘ—ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　Ａｘｉａｌ　Ｆｉｅｌｄ　Ｆｌｕｘ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　ＺＨＡＯ　Ｊｉｌｏｎｇ，ＬＩＮ　Ｍｉｎｇｙａｏ，ＸＵ　Ｄａ，ＪＩＮ　Ｌｏｎｇ　（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＭＯＥ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２　１　００９６，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ）　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ａｘｉａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｆｌｕｘ．ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｉｆｅｌｄ　ｌｆｘ．ｕｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ，ＨＥＡＦＦＳＭ）结合了磁通切换电　ｍａｃｈｉｎｅ（ＨＥＡＦＦＳＭ）ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｌｕｘ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　机和混合励磁同步电机的优点。为了研究ＨＥＡＦＦＳＭ在低　速区和高速区的运行性能，该文分析了ＨＥＡＦＦＳＭ的结构　特性、磁场调节机理及电感特性，并推导了它的数学模型。　基于矢量控制方法，建立了ＨＥＡＦＦＳＭ驱动系统。在低速　ｍａｃｈｉｎｅ（ＨＥＳＭ）．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ｉｎ　ｌｏｗ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｒｅｇｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｉｅｌｄｓ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｆｌｘ　ｌｕｉｎｋａｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ｉｓ　ｄｅｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｇｅ　区，提出了一种保持　＝０仅采用ｉｆ进行增磁的控制策略，　并采用该控制策略研究了ＨＥＡＦＦＳＭ的低速区特性；在高　速区，提出了一种基于电压差判断弱磁时刻的弱磁控制策　略，并采用所提出的控制策略研究了ＨＥＡＦＦＳＭ的弱磁特　性。仿真与实验结果表明，在低速区，　＝０控制可以充分　利用ＨＥＡＦＦＳＭ的输出转矩，ＨＥＡＦＦＳＭ带载能力较强；在　高速区，相对基于转速判断弱磁时刻的弱磁控制策略，该文　所提出的弱磁策略可以充分利用逆变器的输出电压，拓宽　ＨＥＡＦＦＳＭ调速范围，因此ＨＥＡＦＦＳＭ比较适合作为轮毂电　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｔｈｅ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｙ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ｉｓ　ｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｄ＝０　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｓｐｅｅｄ　ｒｅｇｉｏｎ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｈｉｌｇｌｌ　ｓｐｅｅｄ　ｒｅｇｉｏｎ，ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｆｌｕｘ－ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｌｘ—ｗｅａｋｅｎｉｕｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ，　ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｆ　机用作电动汽车的驱动。　关键词：电动汽车；磁通切换；轴向磁场；混合励磁；混合　励磁轴向磁场磁通切换电机；弱磁控制　ｌｆｕｘ—ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｉｓ　ｊｕｄｇｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｏｒｑｕｅ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｆｕｌｌｙ　ｕｔｉｌｉｚｅｄ　ｂｙ　ｉｄ＝０　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ｈａｓ　ａ　ｓｔｒｏｎｇ　ｌｏａｄ　０　引言　随着化石能源的日益枯竭和环境污染的日渐　加剧，电动汽车得到了快速发展。电动汽车驱动系　ｃａｐａｃｉｙ．Ｃｏｍｐａｔｒｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｌｘ—ｕｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｐｅｅｄ，ｔｈｅ　ｆｌｕｘ－ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｊｕｄｇｅ　ｔｈｅ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｆ　ｆｌｕｘ－ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｃｏｕｌｄ　ｔａｋｅ　ｆｕｌｌ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｖｏｌａｇｅ　ａｔｎｄ　ｃｏｕｌｄ　ｂｒｏａｄｅｎ　ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｓｐｅｅｄ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ＳＯ　ｔｈｅ　ＨＥＡＦＦＳＭ　统具有两个典型特征：大起动转矩和宽恒功率运行　范围。电动汽车中采用的电机主要包括感应电机、　开关磁阻电机和永磁同步电机等。永磁同步电机结　构简单、功率密度高和效率高等优点使其在电动汽　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｉｎ－ｗｈｅｅｌ　ｍｏｔｏｒｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶｓ）．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶｓ）；ｆｌｘ－ｕｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；ａｘｉａｌ　ｉｆｅｌｄ；ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｉｔｅｄ；ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ａｘｉａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｆｌｘ－ｓｗｉｔｕｃｈｉｎｇ　车领域得到广泛应用，但气隙磁场调节困难的缺点　也给它的应用带来了一定。为了拓宽永磁同步　电机的恒功率运行范围，一般采用负ｄ轴电流削弱　气隙磁场，但过大的弱磁电流可能造成永磁体永久　ｍａｃｈｉｎｅ（ＨＥＡＦＦＳＭ）；ｆｌｘ—ｕｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　摘要：混合励磁轴向磁场磁通切换电机（ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ａｘｉａｌ　基金项目：国家自然科学基金项目（５０９７７０１０，５１２７７０２５）：高等学　校博士学科点专项科研基金（２０１２００９２１１００４１）；江苏省科技计划项目　ｒＢＥ２０１ｌ１４０）。　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｓｕｐｐｏｓｅｄ　ｂｙ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　（５０９７７０１０．５１２７７０２５）；Ｔｈｅ　Ｄｏｃｔｏｒａｌ　ＳｃｉｅｎｔｉｆｉＣ　Ｆｕｎｄ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（２０１２００９２１１００４１）：Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　去磁。因此，寻找一种高功率密度、高工作效率和　宽转速运行范围的电动汽车驱动系统，一直是电机　界追寻的目标，从而具有强调磁能力的混合励磁电　机也就应运而生…。　混合励磁同步电机结合了永磁同步电机和电　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　Ｐｌａｎ　ｏｆＪｉａｎｇｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（ＢＥ２０１ｌ１４０）．　５０６０　中国　电机工程学报　第３５卷　励磁同步电机的优点，克服了它们各自的缺点，功　率因数高、调速范围宽。这种电机具有两种励磁源，　即永磁励磁和电励磁，二者在电机气隙中相互作用　产生气隙磁场。当电励磁线圈通入正向励磁电流　时，会产生和永磁磁通方向相同的磁通，增大了气　研究，验证所提出控制策略的有效性。　１　Ｈ　ＥＡＦＦＳＭ拓扑结构和磁场调节机理　１．１　拓扑结构　本文提出的１２／１０极ＨＥＡＦＦＳＭ拓扑结构如　隙磁场，实现增磁运行，为电动汽车起动或爬坡提　供大转矩；反之，当电励磁线圈通入反向励磁电流　时，产生和永磁磁通方向相反的磁通，削弱了气隙　图１所示。该电机由两个外定子和一个内转子组成，　有１２个定子槽、１０个转子齿。电机采用双凸极结　构，转子夹放在两个定子之间，两个定子结构完全　相同。每个定子上包含６个Ｅ型铁芯、６个永磁体、　磁场，大大拓宽了电机恒功率运行范围［２－６］，满足电　动汽车高速巡航的要求。　本文作者提出了一种混合励磁轴向磁场磁通　切换电机（ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ａｘｉａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｆｌｕｘ．ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ，ＨＥＡＦＦＳＭ），该电机的电枢绕组、永磁体　和励磁绕组都位于定子，是一种新型混合励磁电　机。该电机实现了磁通切换理念［　９］和混合励磁电机　的有机结合，兼具轴向磁场磁通切换永磁（ａｘｉａｌ　ｉｆｅｌｄ　ｌｆｕｘ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ，ＡＦＦＳＰＭ１电　机［１０－１２］和混合励磁同步电机ｆｈｙｂ耐ｅｘｃｉｔｅｄ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍａｃｈｉｎｅ，ＨＥＳＭ）特性。ＨＥＡＦＦＳＭ簿　型拓扑结构大大缩短了电机主磁路，采用较少的永　磁材料获得了较高的气隙磁密，即较小的体积使功　率密度和转矩密度更高。混合励磁方式使得该电机　的弱磁扩速能力更强，调速范围更宽。永磁体和绕　组均位于定子，转子既无绕组也无永磁体，结构简　单可靠，散热方便。ＨＥＡＦＦＳＭ结构及控制的复杂　性决定了它的价格要高于同类型永磁同步电机，引　入电励磁后，电机体积变大，并且损耗也有所增加，　但在高速区的宽速度范围内，具有高运行效率。因　此，ＨＥＡＦＦＳＭ更适合应用在诸如电动汽车等宽调　速驱动运行的场合。　文献［１３—１６］提出的混合励磁电机弱磁控制策　略都是基于转速判断弱磁时刻，这类控制策略不能　充分利用逆变器输出电压。为了充分克服该缺点，　文献［１７］提出了弱磁基速的概念，当电机运行速度　大于弱磁基速时，电机进入弱磁状态，但弱磁基速　的计算繁琐且存在误差。　本文在分析ＨＥＡＦＦＳＭ拓扑结构和磁场调节机　理的基础上，导出该电机的数学模型。基于分区控　制策略，在低速运行区，采用ｉｄ＝０控制策略对　ＨＥＡＦＦＳＭ的特性进行研究；在高速区，提出一种　基于电压差判断弱磁时刻的弱磁控制策略。最后，　建立ＨＥＡＦＦＳＭ控制系统模型，采用Ｍａｔｌａｂ／　Ｓｉｍｕｌｉｎｋ和ｄＳＰＡＣＥ１　１０３对该系统进行仿真和实验　６个电枢绕组和６个直流励磁绕组，转子既无绕组　也无永磁体。电枢绕组和励磁绕组均采用集中绕组　结构，绕组端度短，永磁体嵌放于两个Ｅ型铁　芯之间，直流励磁绕组放置在两个永磁体中间，即　Ｅ型铁芯中部。两个定子正对的永磁体极性相反，　永磁磁场和电励磁磁场沿着轴向共同形成气隙主　磁场。　图１混合励磁轴向磁场磁通切换电机　Ｆｉｇ．１　Ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　１。２磁场调节机理　图２为ＨＥＡＦＦＳＭ二维磁场调节机理图，图２　中上部和下部分别为ＨＥＡＦＦＳＭ的两个定子，中间　部分为转子齿，实线为永磁磁通的路径，虚线为直　流励磁磁通的路径。当ＨＥＡＦＦＳＭ转子旋转时，中　间转子齿与同一线圈下的两个不同定子齿对齐，实　现永磁磁通和直流励磁磁通的切换。图２（ａ）为　ＨＥＡＦＦＳＭ的永磁运行模式，励磁绕组中电流为０。　此时气隙磁场仅由永磁体提供，ＨＥＡＦＦＳＭ相当于　普通的ＡＦＦＳＰＭ电机，运行在永磁励磁状态。　图２ｆｂ）为ＨＥＡＦＦＳＭ增磁运行模式，励磁绕组通入　正向直流励磁电流，产生的磁通与永磁磁通方向一　致，共同形成气隙磁场，即增磁运行模式。图２（ｃ）　为ＨＥＡＦＦＳＭ弱磁运行模式，励磁绕组通入反向直　流励磁电流，产生的磁通与永磁磁通方向相反，二　者共同作用形成气隙主磁场。　由图２可知，ＨＥＡＦＦＳＭ励磁电流所产生的磁　通与永磁体产生的磁通在磁路上呈并联关系。该拓　第１９期　赵纪龙等：混合励磁轴向磁场磁通切换电机弱磁控制　转子位置　电角度）　（ａ１永磁运行　（ａ）电枢绕组单匝自感与互感　Ｚ　转子位置／（电角度）　（ｂ）增磁运行　｝｛　躜　６　４　２　Ｏ　２　（ｂ）单相电枢绕组与励磁组单匝互感　图３　ＨＥＡＦＦＳＭ电机电感特性　Ｆｉｇ．３　Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　单相励磁绕组与电枢绕组之间的互感如图３（ｂ　所　示。在电励磁绕组增磁和弱磁控制时，励磁绕组与　电枢绕组之间的互感基本不变。以上分析结果与转　子永磁和励磁型ＨＥＳＭ基本一致。另外，从表１　给出的电机测试结果可知，ＨＥＡＦＦＳＭ具有一定的　凸极效应。　（ｃ）弱磁垤仃　图２　ＨＥＡＦＦＳＭ磁场调节机理　Ｆｉｇ．２　Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｆｉｅｌｄ　ｆｏｒ　ＨＥＡＦＦＳＭ　当励磁磁势为一ｌ　１２０安匝时，利用三维有限元　模型得到单相空载磁链如图４所示，正弦度高。　表１　ＨＥＡＦＦＳＭ参数　Ｔａｂ．１　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＡＭ　扑结构克服了串联磁势混合励磁电机存在的不　足【１　８－１９］，即为了实现混合励磁运行，励磁电流产生　参数　母线电压／Ｖ　额定转速／（ｒ／ｍｉｎ）　额定转矩（Ｎｍ）　额定电流／Ａ　数值　２００　７５０　５　４　参数　永磁磁链幅值／Ｗｂ　相绕组电阻／ｆ２　直轴电感／ｍＨ　交轴电感／ｍＨ　数值　０．１　３．４　１Ｏ．４　１４．８　的磁通要直接穿过永磁体，但永磁体磁阻较大，必　须注入足够大的励磁电流实现混合励磁运行，降低　了电机的效率。同时，过大的励磁电流也可能造成　永磁体不可逆退磁。　极对数　电枢与励磁绕组互感／ｍＨ　ｌ０　１５．１　定子齿　励磁电　Ａ　ｌ２　６　２　ＨＥＡＦＦＳＭ电感特性和数学模型　２．１　电感特性　电感作为ＨＥＡＦＦＳＭ的重要参数，影响电机外　特性、电磁转矩和动静态特性等电磁性能。励磁电　流产生的磁场与电枢电流和永磁体产生的磁场高　度耦合，电机内磁场呈典型三维分布。为了精确分　星　摇　繇　罂　：　析ＨＥＡＦＦＳＭ的电感特性，建立了三维有限元模型　并进行了分析计算，得到ＨＥＡＦＦＳＭ的电感特性如　图３所示。　图４单相空载磁链　Ｆｉｇ．４　Ｓｉｎｇｌｅ　ｐｈａｓｅ　ｆｌｕｘ—ｌｅａｋａｇｅ　ａｔ　ｎｏ－ｌｏａｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　图３（ａ）给出了电枢绕组单匝自感与互感。由　图３可知，自感与互感呈三相对称，且正弦度较高。　２．２数学模型　相对普通转子永磁型ＨＥＳＭ，ＨＥＡＦＦＳＭ的永　５０６２　中国电机工程学报　第３５卷　磁体和励磁绕组均位于定子上，励磁电流产生的磁　绕组电阻；风为励磁绕组电阻。　电磁转矩方程为　＝。　场与电枢电流和永磁体产生的磁场高度耦合，建立　ＨＥＡＦＦＳＭ数学模型和控制系统要比ＨＥＳＭ复杂和　困难。从２．１节可知，定子永磁型ＨＥＡＦＦＳＭ的磁　［　＋（　一Ｌｑ）　＋Ｍｆｆｆ］　链和电感等物理量理论上呈正弦分布，和转子型　ＨＥＳＭ电机结果一致。可以假想将ＨＥＡＦＦＳＭ定子　上的永磁体和直流励磁线圈放置在转子上，忽略温　其中，　＝－￣ｐｉｑ［Ｉ／／ｅ　＋（　一Ｌｑ）ｉａ］　二　（３）　。＝％　ｆｆｆ。　度、磁饱和和磁滞损耗等因素的影响，利用转子磁　场定向幽坐标系对ＨＥＡＦＦＳＭ进行分析，其等效　式（３）等号右边的第一项１．　ｆｑ　为永磁转矩，　第二项１．５ｐｉｑｉａ（Ｌａ－－Ｌ４）为磁阻转矩，第三项１．５ｐｉｑＭｆｉｆ　模型如图５所示。　ｌ３３　　』＋ｌ　Ｊ］（　１）　磁链；％为定子ｑ轴磁链；　为励磁绕组匝链的磁　＋　一　＋　＋　（２）　“　＝辟ｆｆ＋Ｌｆ－￣ｄ￣ｂｒｐｍ　＋　ｄ　式中：Ｕｄ、　分别为定子ｄ轴和ｑ轴电压；Ｕｆ￣０Ｊ　磁绕组电压；ｔｏｅ为转子旋转电角速度；Ｒ　为定子相　为直流励磁转矩。　３　ＨＥＡＦＦＳＭ控韦０策略　３．１　ＨＥＡＦＦＳＭ控韦Ｕ策略　本文提出的电动汽车用ＨＥＡＦＦＳＭ及驱动系统　具有两个特征：一是在低速运行区，通过增磁控制　提供电动汽车起动或爬坡所需大转矩；二是在高速　运行区，通过弱磁控制拓宽ＨＥＡＦＦＳＭ恒功率运行　范围，使电动汽车运行在高速巡航状态。　根据ＨＥＡＦＦＳＭ的特性及电动汽车驱动系统的　特点，将ＨＥＡＦＦＳＭ的运行状态分为两个区域，如　图６所示，区域Ｉ为低速区，区域ＩＩ为高速区。基　于分区控制策略，低速区采用　＝０控制；高速区采　用弱磁控制。　图６　ＨＥＡＦＦＳＭ分区控制策略图　Ｆｉｇ．６　Ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｓｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　ＨＥＡＦＦＳＭ　基于矢量控制方法，采用砌坐标系得到　ＨＥＡＦＦＳＭ驱动系统，如图７所示。主要功能模块　包括ＨＥＡＦＦＳＭ、电压源逆变器、Ｐａｒｋ变换、２ｓ／２ｒ　变换、电压空间矢量ＰＷＭ（Ｓｐａｃｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　ＰＷＭ，　ＳＶＰＷＭ）、电流滞环跟踪ＰＷＭ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　Ｂａｎｄ　ＰＷＭ，ＣＨＢＰＷＭ）￣Ｄ参考电流计算器等。　３．２低速区　在低速运行区域，为了提高ＨＥＡＦＦＳＭ的带　载能力，本文提出了一种保持直轴电流等于零，仅　采用励磁电流增磁的控制策略。当ｉａ＝０时，式（３）　可以简化为　第１９期　赵纪龙等：混合励磁轴向磁场磁通切换电机弱磁控制　５０６３　不能再升速。如果转速继续上升，反电势将大于电　机的最大输入电压，造成电枢电流的反向流动。为　了解决这一问题，需要通过削弱气隙磁链的方法去　感应电动势而提高转速，即弱磁控制　２０－２１］。　ＨＥＡＦＦＳＭ的电压和电流极限分别为　ｊ　＋　＝　；＋“；　。２　＝（　／√３）　一　（１ｏ）　一　当ＨＥＡＦＦＳＭ在高速区稳态运行时，忽略定子　电阻压降，将式（２）代入式（１Ｏ），可得：　图７　ＨＥＡＦＦＳＭ控制系统框图　，　，　Ｆｉｇ．７　Ｂｌｏｃｋ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＨＥＡＦＦＳＭ　：１—　＝＝＝＝　ｖ——＝＝＝　＿＝＝＝＝＝＝＝＝　＿ｊ一：一　（１【』Ｉ　１　）Ｊ　４（Ｌｑｉｑ）　＋（　。＋　）　＝　耽（　＋Ｍｆｉｆ）　（４）　由此可得电压极限椭圆为　ＨＥＡＦＦＳＭ输出的额定电磁转矩为　坚！　一土　：１（１２１　＝　ｐ　（　＋　ｆ　）　（５）　［“一／（Ｌａ　）］　［　／（　）］　式中　。为直流母线电压。　式中：　为额定电磁转矩；　为额定ｇ轴电流；ｉｆＮ　许多学者提出了基于转速判断弱磁时刻的混　为额定励磁电流。　合励磁电机弱磁控制策略，但负载改变时弱磁时刻　当负载较小且满足：　也会发生变化。所以该策略无法准确判断弱磁时　ＴＬ　专ｐ　ｌ。ｑＮ　（６）　刻，使逆变器的输出电压不能得到充分利用。文　献［１７］提出了弱磁基速的概念，当电机运行速度大　无需增磁控制，励磁电流ｆＦ０，可得如下电流　于弱磁基速时，电机进入弱磁控制模式，但弱磁基　分配：　速的计算繁琐且存在误差。为了弥补以上不足，本　：０　文提出了一种基于母线电压和反电势差值判断弱　…　磁时刻的混合励磁弱磁控制策略，具体实施过程如　‘ｇ：一　—３ｐ￣—ｔ／）　ｐｍ　图８所示。　ｆｆ：０　当负载较大且满足：　ＴＬ＞詈ｐ　ｌ‘ｑＮ　（８）　ｇ轴电流达到额定值　，进行增磁控制，得如　下电流分配：　Ｂｌｏｃ￣　ｌ　ｉａ＝０　图８基于电压差判断弱磁时刻控制框图　｛ｌ＿Ｆ＝　Ｆｉｇ．８　Ｊｕｄｇｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌｆｕｘ－ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ　ｑＮ　令　．　一ｒ—＿＝————一　ｉａ＝Ｏ控制是混合励磁同步电机矢量控制中最为　ＡＵ＝　／４３一√　＋　２　（１３）　简单且使用最广泛的一种控制策略。根据负载大小　根据△　判断弱磁时刻，当ＡＵ＝０时，ＨＥＡＦＦＳＭ　判断电流分配，计算量小、控制简单方便。　进入弱磁控制模式。混合励磁电机弱磁控制策略可　３．３高速区　以分为两种类型：一是负　弱磁，指仅仅采用ｄ轴　当ＨＥＡＦＦＳＭ运行速度达到基速时，受逆变器　电流削弱电机气隙磁场，这是常用的永磁同步电机　最大输出电压和输出电流能力的，ＨＥＡＦＦＳＭ　弱磁控制模式；另一类为负　和ｉｆ协调弱磁，即根　５０６４　中国电机工程学报　第３５卷　据转速协调ｄ轴电流和励磁电流进行弱磁。这类弱　磁控制策略又可以分为两种情况，第一种情况是首　先利用ｉｆ进行弱磁，当ｉｆ达到额定值时，采用负　继续弱磁；第二种情况是同时采用ｉｆ和负　弱磁，　使效率达到最优。　负　弱磁控制原理如图９所示。当转速小于额　定转速　时，采用ｉａ＝０控制策略，电机运行在图９　中的ＯＡ段。当转速超过　时，采用负　进行弱磁，　在ｃｏ２＜ｃｏ＜ｃｏ３阶段，电机运行点按图９中ＡＢ段曲线　从Ａ点移至Ｂ点。此时如果降低转矩，运行点则按　曲线ＢＣ又从Ｂ点移至Ｃ点。　Ｔ　＝二＝　ｌｇ　纛　一一：　ｌ　＼　Ｉ　＞　＼＼　／　图９负ｄ轴电流弱磁　Ｆｉｇ．９　Ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｄ－ａｘｉｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｆｌｕｘ－ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　本文所提出的基于母线电压与反电势差值判　断弱磁时刻的ＨＥＡＦＦＳＭ弱磁控制策略采用第二类　弱磁模式的第一种情况，即首先采用励磁电流ｉｆ进　行弱磁，当励磁电流ｉｆ达到额定值时，采用负　继　续弱磁。具体可以分为３个阶段。　第一个阶段是在基速以下采用ｉｄ＝０控制策略，　如图１０中ＯＡ段所示。随着转速的增加，ＨＥＡＦＦＳＭ　的运行点沿着原点０向Ａ点靠近，当转速达到基　速时，ＨＥＡＦＦＳＭ的运行点到达Ａ点，即为电流极　限圆Ｉ和电压极限椭圆的交点。　第二个阶段如图１１所示，当ＨＥＡＦＦＳＭ的运　行速度超过基速　时，根据母线电压　。与反电势　的差值判断弱磁时刻。当ＡＵ＝０，ＨＥＡＦＦＳＭ进入弱　磁运行区域，继续保持ｉｄ＝０，采用励磁电流ｉｆ进行　弱磁。随着转速的增加，ＨＥＡＦＦＳＭ的运行点从Ａ　点向Ｃ点移动，电压极限椭圆的圆心向原点０靠近，　．ｆ　＼一＼＼一　ｌＬａ　　ｏ　　Ａ‘　图１０第一阶段　Ｆｉｇ．１０　Ｆｉｒｓｔ　ｓｔａｇｅ　Ｌ　１　１　１　０　ｆ　图１１第二阶段　Ｆｉｇ．１１　Ｓｅｃｏｎｄ　ｓｔａｇｅ　ｉｆ达到负的最大值。如果能保持一　ＩＭｆ＝ｉｆ，电压椭　圆圆心将会和电流极限圆Ｉ相交，理论上此时电机　的转速将会达到无穷大。　第三阶段如图１２所示。当ＨＥＡＦＦＳＭ的转速　超过幼时，ｉｆ达到负的最大值。如果继续升高转速，　需采用负ｉｄ继续弱磁，ＨＥＡＦＦＳＭ的运行点将从Ｃ　点移至Ｄ点，ＨＥＡＦＦＳＭ运行在电流极限圆ＩＩ上。　一￣＂１　Ｉ　１１　图１２第三阶段　Ｆｉｇ．１２　Ｔｈｉｒｄ　ｓｔａｇｅ　４仿真与实验　４．１运行轨迹仿真　本文所采用的ＨＥＡＦＦＳＭ样机的参数如表１所　示。为了研究ＨＥＡＦＦＳＭ的性能及所提出算法的有　效性，基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，构建ＨＥＡＦＦＳＭ仿真　系统，对它的静、动态特性进行仿真分析。为了进　一步研究ＨＥＡＦＦＳＭ的运行性能，利用　ｄＳＰＡＣＥ１１０３控制平台对表１所给参数的样机进行　驱动控制实验研究，图１３为驱动系统实验平台。　图１３　ＨＥＡＦＦＳＭ控制系统实验平台　Ｆｉｇ．１３　Ｅｘｐｅ￣ｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＨＥＡＦＦＳＭ　５０６６　中国　电机工程学报　第３５卷　增磁，ｉｆ减小为０。　基于△　判断弱磁时刻的ＨＥＡＦＦＳＭ弱磁运行　特性如图ｌ６所示。给定转速为７５０　ｒ／ｍｉｎ，给定负　载为１　Ｎ・ｍ，第５　ｓ时，转速升到１　５００　ｒ／ｍｉｎ。从　图１６（ａ）可知，转速约为８００ｒ／ｍｉｎ时，ＨＥＡＦＦＳＭ　ｔ／ｓ　（ｂ）励磁电流　ｔ／ｓ　（ｃ）ｄ轴电流　ｔ／ｓ　（ｄ）ｑ轴电流　图１６高速区运行特性　Ｆｉｇ．１６　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ　进入弱磁区域，充分验证了本文所提出的弱磁算法　的有效性，使逆变器输出电压得到充分利用，扩大　电机调速范围。由图１６（ｂ）￣ｎ　１６（ｃ）可知，ＨＥＡＦＦＳＭ　进入弱磁区域后，首先利用励磁电流ｉｆ进行弱磁，　当ｉｆ达到一６Ａ时，采用负　继续弱磁，直到转速达　到１　５００ｒ／ｍｉｎ。　４．３实验研究　ＨＥＡＦＦＳＭ在低速区的动态实验特性如　图１７所示。转速给定为６００　ｒ／ｍｉｎ，空载起动，在　第７　ｓ时突加５　Ｎ・ｍ负载，在第１６　ｓ时突减５　Ｎ・ｍ　负载。从图１７（ａ）可见，突加、突减负载时，转速有　一定波动，经过一段时间调节后恢复到给定转速。　由从图１７（ｂ）可知，由于在低速区采用了ｉｄ＝Ｏ控制　策略，所以　一直保持为０。ＨＥＡＦＦＳＭ起动时，　ｉ　增大到最大值，稳定后约为１　Ａ，主要原因是　ＨＥＡＦＦＳＭ齿槽转矩较大。突加、突减负载时，ｉ　随之变化。励磁电流的调节过程如图１７（ｃ）所示，　６００　ｉ　————　．　—　Ｌ一　一．　———１＿『—乙—　’　皇４００　２０Ｏ　ｔ／ｓ　（ａ）转速　，　”　‘“　＿ＪＩ．…～　．：　正　”　。　：　Ｕ　ｎ…　＂　ｔ／ｓ　（ｂ）ｄ轴和ｑ轴电流　Ｌ　．．　．　．ｊ～……　ｊ—　Ｉ　．　一『　ｆ／ｓ　（ｃ）励磁电流　图１７　ＨＥＡＦＦＳＭ在低速区动态实验特性　Ｆｉｇ．１７　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｆｏｒ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ｉｎ　ｌｏｗ　ｓｐｅｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ　第１９期　赵纪龙等：混合励磁轴向磁场磁通切换电机弱磁控制　５０６７　ＨＥＡＦＦＳＭ起动时，励磁电流ｉｆ迅速增大到最大值　６Ａ，电机稳定后／ｆ约为０。突加负载时，励磁电流　ｉｆ增大到２．５　Ａ左右，进行增磁控制，突减负载时，　／ｆ减小为０。　ＨＥＡＦＦＳＭ在高速区动态实验如图１８所示，转　速给定为１　４００ｒ／ａｒｉｎ，空载起动。由图１８Ｃａ）可知，　当转速为７８０ｒ／ｍｉｎ时，ＨＥＡＦＦＳＭ进入弱磁运行区　域，验证了本文所提出的基于母线电压和反电势差　判断弱磁时刻的弱磁策略的有效性，使逆变器的输　出电压得到充分利用，拓宽了电机调速范围。由　图１８ｆｂ）可知，ＨＥＡＦＦＳＭ进入弱磁区域后，首先利　用励磁电流ｉｆ进行弱磁，当ｉｆ约为一６　Ａ时，采用负　ｉ　继续弱磁，直到转速达到给定转速１　４００　ｒ／ａｒｉｎ，　与理论分析和仿真结果一致。　ｉ　；　ｒ　一Ｉ　Ｍ　：＿●・一　”　一　／’　　ｉ５　１０　１５　２Ｏ　ｔ／ｓ　（ａ）转速　－１０　５　１Ｏ　ｌ５　２０　ｄｓ　（ｂ）电流　图１８　ＨＥＡＦＦＳＭ在高速区动态实验特性　Ｆｉｇ．１８　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｆｏｒ　ＨＥＡＦＦＳＭ　ｉｎ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ　５结论　基于矢量控制方法，本文研究了ＨＥＡＦＦＳＭ在　整个运行区域的运行特性。首先，分析了ＨＥＡＦＦＳＭ　的拓扑结构、磁场调节机理和电感特性；其次，基　于砌旋转坐标系，推导出了ＨＥＡＦＦＳＭ的数学模　型。最后，基于分区控制策略，建立了ＨＥＡＦＦＳＭ　的驱动系统控制模型。在低速运行区，提出了一种　保持ｆ　０，仅采用励磁电流进行增磁的控制策略；　在高速运行区，提出了一种基于电压差判断弱磁时　刻的弱磁控制策略，实现了ＨＥＡＦＦＳＭ弱磁控制，　——口　蜀Ｂｎｌ　具体可得如下结论。５　Ｏ　５　∞　∞　∞　　Ｏ　１）本文所提出的保持　０，仅采用励磁电流　增磁的控制策略增大了ＨＥＡＦＦＳＭ的带载能力，充　分利用了ＨＥＡＦＦＳＭ的输出转矩。。　２）本文所提出的基于电压差判断弱磁时刻的　弱磁控制策略可以充分利用逆变器的输出电压，使　电机调速范围更宽，相同转速下带载能力更强，控　制简单方便，该弱磁控制算法也适合其他混合励磁　电机。　３）ＨＥＡＦＦＳＭ结合了轴向磁场磁通切换永磁电　机和混合励磁同步电机的优点，且永磁体和绕组均　位于定子，散热方便，转子上既无绕组也无永磁体，　结构简单可靠。在如电动汽车等要求宽调速驱动场　合，ＨＥＡＦＦＳＭ具有广阔的应用前景。　参考文献　［１］Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ　Ｂ　Ｍ．Ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｅｅｄ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ｆｌｕｘ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ－ｐｏｌｅ　ｒｏｔｏｒ：Ｕｎｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅｓ　Ｐａｔｅｎｔ，４６５６３７９　【Ｐ】．１９８５．　［２］Ｌｕｏ　Ｘ，Ｌｉｐｏ　Ｔ．Ａ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ／ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｈｙｂｒｉｄ　ＡＣ　ｍａｃｈｉｎｅ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，２０００，１５（２）：２０３—２１０．　［３］ｍｌＴｌａｒａＹ，Ｌｕｃｉｄａｒｍｅ　Ｊ，Ｇａｂｓｉ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．Ａｎｅｗ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｏｆｈｙｂｒｉｄ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍａｃｈｉｎｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００１，５（３７）：１２７３－１２７８．　［４］Ｔａｐｉａ　Ｊ　Ａ，Ｌｅｏｎａｒｄｉ　Ｆ，Ｌｉｐｏ　Ｔ　Ａ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ　ｐｏｌｅ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｗｉｈｔ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｆｉｅｌｄ－　ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ】．ＩＥＥＥ　Ｔｒｎａｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００３，６（３９）：１７０４－１７０９．　［５］王宇，邓智泉．并列式混合励磁磁通切换电机直流发电　系统功率角线性控制策略［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１２，　３２（１２）：１３６—１４５．　Ｗａｎｇ　Ｙｕ，Ｄｅｎｇ　Ｚｈｉｑｕａｎ．Ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｎａｇｌｅ　ｌｉｎｅａｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｈｙｂｄｄ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｌｆｘｕ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ　ｆｏｒ　ＤＣ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ　［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆｔｈｅ　ＣＳＥＥ，２０１２，３２（１２）：１３６－１４５（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　［６］赵纪龙，林明耀，付兴贺，等．混合励磁同步电机及其　控制技术综述和新进展［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１４，　３４（３３）：５８７６－５８８７．　Ｚｈａｏ　Ｊｉｌｏｎｇ，Ｌｉｎ　Ｍｉｎｇｙａｏ，Ｆｕ　Ｘｉｎｇｈｅ，ｅｔ　ａ１．Ａｎ　ｏｖｅｒｖｉｅｗ　ａｎｄ　ｎｅｗ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍａｃｈｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｌｍｏｌｏｇｉｅｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｈｔｅ　ＣＳＥＥ，　２０１４，３４（３３）：５８７６—５８８７（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　［７］Ｈｏａｎｇ　Ｅ，Ｂｅｎ—Ａｈｍｅｄ　Ａ　Ｈ，Ｌｕｃｉｄａｒｍｅ　Ｊ．Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｌｆｕｘ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｐｏｌｙ　ｐｈａｓｅｄ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍａｃｈｉｎｅｓ　［Ｃ］／／１　９９７　７ｔｈ　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｒｔｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｒｏｎｄｈｅｉｍ，Ｎｏｒｗａｙ：ＥＰＥ，１　９９７：　５０６８　９０３—９０８．　中国电机工程学报　第３５卷　ｖｅｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｒｔａｔｅｇｙ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＥＥ，　２０１２，１５（３２）：１４０．１４７（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　［８］Ｈｏａｎｇ　Ｅ，Ｌｅｃｒｉｖａｉｎ　Ｍ，Ｇａｂｓｉ　Ｍ．Ａ　ｎｅｗ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆａ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｆｌｕｘ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｐｏｌｙ　ｐｈａｓｅｄ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｗｉｔｈ　［１７】林鹤云，黄明明，陆婉泉，等．混合励磁同步电机铜耗　最小化弱磁调速控制研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２０１４，　３４（６）：８８９—８９６．　Ｌｉｎ　Ｈｅｙｕｎ，Ｈｕａｎｇ　Ｍｉｎｇｍｉｎｇ，Ｌｕ　Ｘｉａｏｑｕａｎ，ｅｔ　ａ１．Ｃｏｐｐｅｒ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ［Ｃ］∥２ｏ０７　Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ａａｌｂｏｒｇ，Ｄｅｎｍａｒｋ：　ＥＰＥ，２００７：１．８．　［９】Ｚｈｕ　Ｚ　Ｑ，Ｐａｎｇ　Ｙ，Ｈｏｗｅ　Ｄ，ｅｔ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｌｕｘ—ｓｗｉｆｔｃｈｉｎｇ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｍａｃｈｉｎｅｓ　ｂｙ　ｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｌｕｍｐｅｄ　ｌｏｓｓ　ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｆｌｕｘ－ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　ｈｙｂｒｄ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ［Ｊ】．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＥＥ，２０１４，３４（６）：８８９—８９６（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　［１８】Ｈｅｎｎｅｂｅｒｇｅｒ　Ｇ，Ｈａｄｊｉ—Ｍｉｎａｇｌｏｕ　Ｊ　Ｒ，Ｃｉｏｒｂａ　ＲＣ．Ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，２００５，１１（４１）：４２７７—４２８２．　［１０】Ｌｉ　Ｈａｏ，Ｍｉｎｇｙａｏ　Ｌｉｎ，Ｘｉｎ　Ｌｉ，ｅｔ　ａ１．Ａ　ｎｏｖｅｌ　ａｘｉａｌ　ｉｆｅｌｄ　ｌｆｕｘ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｗｉｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，２０１１，１０（４７）：　４４５７．４４６０．　［１１】Ｌｉ　Ｈａｏ，Ｍｉｎｇｙａｏ　Ｌｉｎ，Ｘｕｍｉｎｇ　Ｚｈａｏ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔａｔｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ａｘｉａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｆｌｕｘ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，２０１２，１１（４８）：　４２１２—４２１５．　［１２］赵纪龙，林明耀，裴召刚，等．轴向磁场磁通切换永磁　电机矢量控￣ｌＪ［Ｊ１．东南大学学报：自然科学版，２０１４：　４４（５）：９２９—９３４．　Ｚｈａｏ　Ｊｉｌｏｎｇ，Ｍｉｎｇｙａｏ　Ｌｉｎ，Ｐｅｉ　Ｚｈａｏｇａｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｖｅｃｔｏｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ａｘｉａｌ　ｆｉｅｌｄ　ｆｌｕｘ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｍａｃｈｉｎｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ｅｄｉｔｉｏｎ，２０１４：４４（５）：９２９—９３４（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　［１３］ＡｙｄｉｎＭ，Ｈｕａｎｇ　Ｓ，ＬｉｐｏＴＡ．Ａｎｅｗ　ａｘｉａｌｆｌｕｘ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏｕｎｔｅｄ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｃａｐａｂｌｅ　ｏｆ　ｆｉｅｌｄ　ｃｏｎ仃ｏｌ［Ｃ］／／ＩＥＥＥ　ＩＡＳ　Ａｎｎｕａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ．Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＳＡ：　ＩＥＥＥ，２００２：１２５０．１２５７．　［１４］Ｓｈｉｎｎａｋａ　Ｓ，Ｓａｇａｗａ　Ｔ．Ｎｅｗ　ｏｐｔｉｍａｌ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ｅｎｅｒｇｙ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｗｉｄｅ　ｓｐｅｅｄ－ｒａｎｇｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｙｂｒｉｄ—ｉｆｅｌｄ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ［Ｊ】．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００７，５４（５）：　２４４３．２４５０．　［１５］Ａｙｄｉｎ　Ｍ，Ｈｕａｎｇ　Ｓ，Ｌｉｐｏ　Ｔ　Ａ．Ｄｅｓｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ａ　ｈｙｂｒｉｄ　ｆｉｅｌｄ－・ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ａｘｉａｌ－・ｌｆｕｘ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｍｏｔｏｒ［Ｊ］ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１０，１（５１１：７８—８７．　［１６】朱婷婷，邓智泉，王宇．并列式混合励磁磁通切换型电　机及其电流矢量控制策略研究［Ｊ］．中国电机工程学报，　２０１２，１５（３２）：１４０—１４７．　Ｚｈｕ　Ｔｉｎｇｔｉｎｇ，Ｄｅｎｇ　Ｚｈｉｑｕａｎ，Ｗａｎｇ　Ｙｕ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ｆｌｕｘ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｅｓｔ　ｏｆ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｗｉｎｄｉｎｇ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｃ］／／Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｈａｐｔｅｒ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ．Ｌａｕｓａｎｎｅ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ：ＩＥＥＥ，１　９９４　６４５　６４９．　［１９】Ｆｏｄｏｒｅａｎ　Ｄ，Ｄｊｅｒｄｉｒ　Ａ，Ｖｉｏｒｅｌ　Ｉ　Ａ，ｅｔ　ａ１．Ａ　ｄｏｕｂｌｅ　ｅｘｃｉｔｅｄ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｆｏｒ　ｄｉｒｅｃｔ　ｄｒｉｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ—Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ　ｔｅｓｔｓ［Ｊ】．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，２００７，３（２２）：６５６—６６５．　［２０］Ｋｅｆｓｉ　Ｌ，Ｔｏｕｚａｎｉ　Ｙ，Ｇａｂｓｉ　Ｍ．Ｈｙｂｒｉｄ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗｉｔｈ　ａ　ｎｅｗ　ｆｌｕｘ　ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｓｔｒａｔｅｇｙ［Ｊ］．２０　１　０　ＩＥＥＥ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｌｉｌｌｅ，Ｆｒａｎｃｅ：ＶＰＰＣ，２０１０：１．５．　［２１］李哲然，李叶松，李新华．连续极永磁电机弱磁控制研　究［Ｊ】．中国电机工程学报，２０１３，３３（２１）：１２４—１３１．　Ｌｉ　Ｚｈｅｒａｎ，Ｌｉ　Ｙｅｓｏｎｇ，Ｌｉ　Ｘｉｎｈｕａ．Ｆｌｕｘ—ｗｅａｋｅｎｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ—ｐｏｌｅ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｍａｃｈｉｎｅ　［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆｔｈｅ　ＣＳＥＥ，２０１３，３３（２１）：１２４－１３ｌ（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　■　收稿日期：２０１４—１１－２７。　作者简介：　赵纪龙（１９８５），男，博士研究生，研究　方向为混合励磁电机及其驱动技术；　林明耀（１９５９），男，博士，教授，博士　生导师，研究方向为高效永磁电机及其驱　赵纪龙　动技术、电动汽车驱动技术和新能源发电　技术等，ｍｙｌｉｎ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；　徐妲（１９８９），女，博士研究生，研究方　向为永磁电机设计及其控制；　金龙（１９６５），男，博士，教授，研究方　向为微特电机及其驱动技术，智能电源　技术。　ｆ编辑　李蕊）