混合励磁双凸极电机(简称HEDS电机)是一种新型磁通可控式定子永磁型双凸极电机,由于辅助电励磁绕组的存在,混合励磁电机不仅能继承永磁电机的诸多优点,而且具有电机磁场可灵活调节的特点。电动运行时,HEDS电机具有起动转矩大、调速范围广的优点,在工业驱动、航空航天、汽车舰船等领域具有潜在应用前景。本文以该新型HEDS电机为研究对象,首次系统介绍了HEDS电机磁场调节的一般原理,研究了HEDS电机基本结构、设计理论、控制策略等问题。试制了实验样机,进行了实验分析和验证,为该电机的进一步深入研究和推广应用奠定了基础。 论文主要研究成果包括以下几个方面： 1.提出结构新颖的定子永磁型HEDS电机结构,分析了HEDS电机的基本工作原理,并给出了混合励磁和混合励磁电机的一般定义。 2.建立了HEDS电机设计的一般方法,特别是推导出了电励磁绕组、永磁磁势以及磁通调节范围之间的一般关系,为混合励磁电机设计中永磁体材料用量、电励磁绕组安匝数等关键设计参数的确定提供了理论依据。 3.基于ANSYS平台,建立了混合励磁双凸极电机全参数化建模方法,深入分析了混合励磁双凸极电机的基本电磁特性,揭示了“一步法”分析混合励磁双凸极电机端部漏磁特性的数学基础和理论依据。 4.基于MATLAB建立了模块化、功能化的HEDS电机驱动控制系统通用仿真模型,为分析不同控制方式和控制策略对HEDS电机驱动控制系统性能的影响提供了良好的仿真平台。 5.研究了HEDS电机转矩脉动的抑制策略,对于直槽HEDS电机,提出了谐波电流注入法,对于斜槽HEDS电机,引入电流矢量控制,理论分析和实验验证了两种方法的可行性和效果,进一步丰富和发展了定子永磁型双凸极电机转矩脉动研究方法。 6.构建了基于DSP的HEDS电机数字驱动控制系统,设计了软硬件结合、多层次的综合保护电路,编制了控制系统软件程序,为HEDS电机驱动控制系统的实验验证奠定了软件和硬件基础。 7.实验验证了电机的稳态和动态性能,综合评估了电励磁绕组对电机调速范围、效率等性能的影响,为HEDS电机实用化研究提供了理论和实验基础。