论文总字数：25840字

摘 要

学号16011518 姓名 陈成

指导老师 时斌

混合励磁同步电机研究价值和应用价值都很巨大，混合励磁同步电机与常规的永磁同步电机想比差异在于转子上除了永磁部分还有电励磁部分。因为电励磁的存在混合励磁电机的的特点在此显现：低速运行大转矩，快速的响应，调速范围宽等。

文中介绍混合励磁同步电机和调节方式或控制方式的研究现状。首先是电机本身的研究现状，对混合励磁电机的的研究和分类做了较为详细的介绍，或者可以叫混合励磁同步电机的研究史；混合励磁同步电机的分类方式多种多样，本文的分类方式是按附加绕组的位置：串联型HESM和并联型HESM，每一类又包含了很多细分种类，而且随着研究深入不断更新，接下来是控制策略，文中大概按时间的顺序罗列这方面的成果，让我们对这种电机的历史或者是它本身有了明确的认识。接下来介绍了电机的数学模型，我们都知道仿真建模的基础是电机的具体数学模型；同时对电机的几个基本方程进行了详细阐述，让我们对混合励磁电机有了更明了的认识。混合励磁电机比永磁电机比起来差异在于转子有可变励磁，所以控制策略变得复杂，但正是因为励磁电流存在造就了混合励磁电机的优点。

混合励磁电机控制方式有很多种类，目前较为流行的就那么几种， id=0方式比较容易，也是大部分被采用的方式。本文后半部分是对电机模型和控制回路的解释，较为详细。最后通过仿真实验得到了电机的特点，即为大转矩，快响应，调速范围宽。

关键词：混合励磁同步电机，空间矢量 ,PI控制

Abstract

Hybrid excitation synchronous motor research value and application value are very huge, hybrid excitation synchronous machine with conventional permanent magnet synchronous motor to than differences in addition to the permanent magnet on the rotor parts and electric field. Because of the existence of the electric field of the hybrid excitation motor appeared in this: the characteristics of high torque low speed running, rapid response, wide speed range, etc.

In this paper, hybrid excitation synchronous motor and the current research status of regulating mode or control mode. The first is the research status of the motor itself, the study of hybrid excitation motor and classification made a detailed introduction, or you can call hybrid excitation synchronous motor research; Various modes of the classification of hybrid excitation synchronous machine in this paper, the classification of the pattern is according to the location of the over winding: HESM series type of HESM and parallel type, each category contains many kinds segment, and along with the continuously updated in-depth research, followed by the control strategy, the paper roughly chronological order list the results of this respect, let us the history of this motor or is it itself has a clear understanding. Then this paper introduces the mathematical model of the motor, we all know that the simulation modeling is based on detailed mathematical model of the motor; At the same time, this paper expounds in detail several basic equations of the motor, let us have a clearer understanding of hybrid excitation motor. Hybrid excitation motor have variable than difference than permanent magnet motor rotor excitation, so the control strategy is complicated, but it is because the exciting current is contributed to the advantage of hybrid excitation motor.

Hybrid excitation motor control mode has many kinds, at present more popular just several, id = 0 means more easily, and most of the adopted method. This article part is the interpretation of the model and the control circuit of motor detail. Finally the characteristics of the motor are obtained by simulation experiment, for high torque, quick response, wide speed range.

Key words：Hybrid excitation synchronous machine，Space vector，PI

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景和意义 1

1.2混合励磁同步电机的研究现状 2

1.2.1串联磁势式HESM 2

1.2.2并联式HESM 2

1.3混合励磁同步电机的驱动方式控制策略研究现状 6

1.4本章小结 7

第二章 混合励磁电机建模与仿真 8

2.1 混合励磁同步电机的数学模型 8

2.2本章小结 12

第三章 混合励磁同步电机的控制仿真 13

3.1 混合励磁同步电机驱动系统结构及矢量控制 14

3.2混合励磁同步电机的励磁电流控制策略 14

3.3 HESM驱动系统仿真模型的建立 15

3.3.1 混合励磁电机转速控制器模块 15

3.3.2 混合励磁电机交直轴电流控制模块 16

3.3.3 混合励磁电机 Park 反变换模块 16

3.3.4 混合励磁电机空间矢量脉宽调制模块 16

3.3.5 HESM电机电机模块 23

3.4 混合励磁电机性能分析 25

3.5本章小结 27

第四章 总结与发展 28

参考文献 29

致谢 30

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

永磁同步电机的转子上有永磁体，永磁体产生的磁场基本不会变，磁场稳定使它运行起来也比较的稳定，但这样对于电机的调节就不那么容易，对一些特定的环节并不适用。但其实永磁同步电机也并不是一无是处，和其他所有的电机一样，它也有自己的优点。我一直认为，世上的所有东西无论是大自然创造的还是人类发明的都有它的存在意义，永磁电机也一样：它也有自己的优点；如虽然它难以调速，但由于没有别的结构，使它可以做的很小，用料少又让他在电机界显得较为轻巧。所以永磁同步电机也找到了它自己的价值在电的领域也占有一席之地，而且在控制驱动上也有应用，简单的一般是用的最多的，所以我们还是应该重视它。我们已经看出永磁同步电机虽然优点众多，但是它不容易调节的缺点还是无法补救；然而对于方便控制的电机，比如说电励磁同步电机，也只能说各有所长，因为电励磁的存在虽然使气隙磁场可以变化了，但它也消耗功率，相当于用一个缺口的代价补足另一个缺口。我们可以看到这两种电机都有自己的优点，但是它们也存在各自的短板；对于一些要求特殊的场合两者就显得都没有用武之地了，所以我们会想要是两种可以混合到一起就好了，把优点结合起来，同时又把各自的不足缩小化。显然，这件事有人比我们干得更早，早在80年代就有国外的提出了这种所谓的结合体“混合励磁”，也许当时还不叫这个名字，但是不得不佩服国外学者的智慧。对于这种新型的结合体，而我们就可以看出它对两个电机的完美结合。其实，我觉得它还是一个新个体，研究还很有潜力。

这种新个体为什么能满足我们的要求呢？因为我们说过它是两者的结合，所以在它的转子上应该有永磁体的存在也有电励磁，但是两者跟原来的电机相比应该都减少了；这样两者结合起来既可以达到调节作用，又不必太浪费电源。因为电励磁的部分存在，混合体就成功继承了点励磁电机的优点，气隙磁场可以随心所欲的调节当然具体运行时要根据控制系统来看；因为有永磁电机部分的存在，电机的体积也不像电励磁电机那么大，就成功的将两者结合到了一起了。混合励磁电机到底有什么用处呢？适用于何处？目前，感觉混合励磁电机运用较多的是交通，由于电动车的产生，电机也迎来了运用的新时代。混合励磁特别适合电动车启动转矩大，响应快，调速范围宽，都是他的优点也是电车需要的。

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