混合励磁同步电机(Hybrid Excitation Synchronous Motor,HESM)是将永磁同步电机和电励磁同步电机结合的一种新型电机,继承了以上两者的优点,具有气隙磁场可调和功率密度大的特点,在电动汽车驱动系统等领域具有重要的应用前景。HESM最优电流控制问题的研究是这类新型电机系统走向实际应用需要解决的基础问题,本文针对新型转子磁分路型混合励磁同步电机的驱动系统进行效率优化研究。首先建立起电机驱动系统各模块的数学模型,根据转子磁分路型HESM的结构特征和运行原理,在定转子坐标系下建立了HESM的数学模型;通过将铁损转化为HESM等效电路中可变电阻的热损耗,建立起HESM的铁损模型;根据电压源型逆变器和四象限斩波器的功能特征,将它们的损耗分为开关损耗和传导损耗,从而实现电压源型逆变器和四象限斩波器的建模。本文针对HESM分区控制策略没有充分考虑电流和电压限制的缺点,提出了基于多模态切换的HESM最优电流控制策略,在电机的不同运行模态采用不同的控制策略。利用扩展的拉格朗日乘子法(库恩-塔克条件)建立起驱动系统损耗的拉格朗日函数,在电机的运行模态I区和模态II区,充分考虑HESM的电压限制和电流限制,给出不同运行模态下使得驱动系统损耗最小化的最优电枢电流和励磁电流。电机的模态III区是弱磁升速区采用基于粒子群优化的模糊控制策略,优化后的电枢电流和励磁电流可保证驱动系统在模态III区实现总损耗的最小化,从而使驱动系统的效率在电机的全速度范围内达到最优。传统的PID控制容易受到积分饱和的影响使系统的动态性能变差,本文采用变结构的Anti-Windup PID控制器,从而使驱动系统的转速和电流双闭环动态控制性能得到提高。搭建了驱动系统的仿真模型,完成了基于多模态切换的HESM最优电流控制策略的仿真验证。根据驱动系统的控制原理设计了HESM驱动系统的硬件结构和软件系统,构建了20KW转子磁分路型HESM驱动系统实验平台,分模块完成了HESM驱动系统各功能的测试。HESM启动性能实验表明基于多模态切换的HESM最优电流控制策略并未通过牺牲电机的动态性能来换取驱动系统总损耗的最小化。通过铜损和电机损耗实验,验证了HESM模型和仿真结论的准确性、可靠性。效率测试更加验证了基于多模态切换的HESM最优电流控制策略在实现驱动系统总损耗最小化方面的优越性能。