磁通切换型永磁电机(Flux-Switching Permanent Magnet, FSPM电机)是国际上近十年提出的一种新型结构的定子永磁型双凸极电机,它克服了传统转子永磁型的诸多缺点,具有较好的应用前景。本文以三相定子12齿/转子10极FSPM电机为研究对象,首先介绍了FSPM电机的本体结构、静态特性以及工作原理,在此基础之上建立了三相FSPM电机在定子和转子坐标系下的数学模型。 由于FSPM电机的静态特性和数学模型与转子永磁型结构的正弦波永磁同步电机相似,故在控制策略中将广泛使用的矢量控制方法引进到FSPM电机中,并研究了基于定子永磁磁场定向的FSPM电机矢量控制策略。为此,本文提出适用于FSPM电机的前馈型矢量控制方式,并且基于MATLAB/Simulink,建立三相12/10极FSPM电机的稳态及动态仿真模型,仿真结果表明矢量控制系统中常用的四种恒转矩电流控制算法(id=0控制,最大转矩电流比控制,恒磁链控制,cosψ=1控制)和恒功率区的高速弱磁算法完全适合于FSPM电机。 在仿真研究基础之上,建立了基于dSPACE(DSP and Control Engineering)实时仿真平台的FSPM电机矢量控制系统,开发并搭建了测试工作平台,实现了和MATLAB/Simulink的完全无缝连接。该实验平台拥有高速计算能力的处理器,丰富的外围电路等硬件系统,还拥有可以方便实现代码生成/下载和试验/调试的软件环境。本文基于此平台,设计和制作了控制系统的软硬件,建立了FSPM电机转速开环和闭环矢量控制系统。 最后,基于dSPACE的控制系统,应用前馈型矢量控制策略,对三相FSPM电机的调速性能进行了实验研究。在低速区,主要采用id=0的电流控制算法,对FSPM电机进行了一系列稳态和动态试验研究,对比分析实验与仿真结果,验证了基于dSPACE平台的FSPM电机控制系统具有较好的性能和可操作性,进一步验证了矢量控制算法在FSPM电机的应用上的可行性。此外,还进行了一些针对FSPM电机的开拓性试验,为该电机的后续深入研究奠定了理论和实验基础。