航空电励磁双凸极电动机角度优化控制策略
电励磁双凸极电机转矩脉动抑制的控制策略
（ 华南理工大学 ， 广 东广州 ５ １ ０ ６ ４ ０ ） 摘 要： 造成电励磁双凸极电机转矩脉动的原因有很多 ， 通过适 当的控制策 略可 以优化 某些 因素从 而改善转 矩
电励磁
脉动 。从控制策 略方面 总结 了近年来优化转矩脉动 的研究成果 ， 介绍 了几ＺＤＵ Ｚｈ ｉ －ｒ ｕ ．ＣＨＥＮ Ｓｈ ｉ — ｙ ｕ ａ ｎ
（ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ４ ６ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｔ ｏ ｒ ｑｕ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ， ｅ ｔ ｃ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｉ ｒ ｐ ｐ ｌ ｅ； ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｙ ｓ ａ ｌ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ — ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ； ｃ ｕ ｒｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ； ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｉ ｅ ｓ
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航空电励磁双凸极无刷直流起动发电机系统控制关键技术综述
电机易抄制应用2021,48(1)特约综述I EMCA航空电励磁双凸极无刷直流起动发电机系统控制关键技术综述#周兴伟！，谈阳！，周波#,王开淼#,张犁！，吴峰！，李占江$(!.河海大学能源与电气学院，江苏南京211100；2.南京航空航天大学自动化学院，江苏南京211100；3.南京越博动力系统股份有限公司，江苏南京210000)摘要：电励磁双凸极电机具有结构简单可靠、容错性能好、控制灵活等优势，可构成一种具有竞争力的新型航空无刷直流起动发电机系统。
简述了电励磁双凸极起动发电机系统的构成及其工作原理。
航空电一的要求，对电励磁双凸极起动发电机高可靠性控制、高高度控制、集成化控制等关键技术进行了结。
了电励磁双凸极起动发电机控制关键技术的发势。
关键词：电励磁双凸极起动发电机；控制技术；可靠性；效率；功率密度；集成中图分类号：TM352文献标志码：A文章编号：1673-6540(2021)01-0001-07doi：10.12177/emca.2020.195A Review of Key Techniques for Control of Aero Doubly SalientElectro-Magnetic Brrshless DC Starter Generator System**ZHOU Xingwei1,TAN Yang1,ZHOU Bo2,WANG Kaimiao2,ZHANG Li1,WU Feng1,LI Zhanjiang3(1.College of Energy and Electrical Engineering,Hohai University,Nanjing211100,China;2.College of Automation Engineering,Nanjing University of Aeronautica and Astronautica,Nanjing211100,China;3.Nanjing Yueboo Power System Co.,Ltd.,Nanjing210000,China)Abstract:Due to the merits of rugged structure,strong fault toleranca and high control flexibility,doubly salient electro-magnetic motor(DSEM)can compost a novel competitive aero brushless DC starter generator(SG)system.The composition and working principle of the double salienO electro-magnetic SG system are briery described.In response to the requirements of the special application fieie of aviation poweo supple,key technolooies such as high reliabilito controe,high ericiency and high poweo density controe,and inteerated control of the doubty salient electro-magnetic SG are summarized.The developing trends of the above key control technipucs foo doubty salient electro-magnetic SG are discussed.Key words:doubly salient electro-magnetic starter generator；control technique；reliability；efficiency；power denity；integration收稿日期：2020-11-18；收到修改稿日期：2020-12-21*基金项目：国家自然科学基金项目(51907051,51737006)；中国博士后科学基金项目(2020M671317)；中央高校基本科研业务费项目(B200202171)作者简介：周兴伟(1990-),男，博士，讲师，研究方向为电机控制’特约综述I EMCA电机与控剧定用2021,48（1）0引言机性能的日高，机电「不,电机技术成为飞机发展的方向，航空电源系统了更高⑴3*。
电励磁双凸极电机
有关“电励磁双凸极电机”的介绍电励磁双凸极电机是一种特殊类型的电机，其结构和工作原理都有一定的特点。
有关“电励磁双凸极电机”的介绍如下：1.结构特点：●电励磁双凸极电机主要由定子和转子组成。
定子包括两个极芯和励磁绕组，而转子则由永磁体构成。
●定子的极芯上绕有励磁绕组，通常采用直流电源进行励磁。
●转子由多个永磁体组成，这些永磁体在电机转动时产生磁场。
2.工作原理：●当励磁绕组中通入直流电流时，会在定子极芯上产生磁场。
这个磁场与转子上的永磁体产生的磁场相互作用，从而产生转矩，使电机转动。
●电励磁双凸极电机的转矩方向取决于励磁电流的方向。
通过改变励磁电流的方向，可以改变电机的旋转方向。
●由于电励磁双凸极电机采用永磁体作为转子，因此其具有较高的效率和较小的体积。
3.应用：●电励磁双凸极电机主要应用于汽车、摩托车、电动车等领域，作为驱动电机使用。
●此外，由于其具有较高的效率和较小的体积，电励磁双凸极电机也被用于一些需要高性能、小体积电机的场合。
4.优点：●效率高：由于采用了永磁体作为转子，电励磁双凸极电机具有较高的效率。
●体积小：相对于其他类型的电机，电励磁双凸极电机具有较小的体积，更适合于紧凑型设备的驱动。
●易于控制：通过改变励磁电流的方向，可以方便地改变电机的旋转方向。
5.缺点：●成本高：由于采用了永磁体和励磁绕组等材料，电励磁双凸极电机的制造成本较高。
●对温度敏感：永磁体的磁性能受温度影响较大，因此电励磁双凸极电机在高温环境下可能会出现性能下降的情况。
总的来说，电励磁双凸极电机是一种高效、紧凑且易于控制的电机类型，适用于多种应用场景。
电励磁双凸极起动发电机起动控制技术研究_硕士学位论文 精品
南京航空航天大学硕士学位论文
摘 要
电励磁双凸极电机因其励磁可调，同时具备开关磁阻电机结构简单、适合高速运行的优点， 既可作为电动运行，也可以作为发电运行，适合构成无刷起动/发电机系统，在航空、汽车和风 力发电等领域具有很好的应用前景，因此对其展开深入的研究具有重要的意义。 本文首先回顾了无刷起动/发电系统的发展历程与研究现状，介绍了电励磁双凸极电机的发 展历程与研究现状、课题的研究背景与意义，详细阐述了电励磁双凸极电机的结构、磁路特性、 数学模型、电动运行工作原理及在起动/发电系统中应用时不同起动阶段励磁控制的方法。 其次，介绍了基于实验测试双凸极电机反电势，建立其非线性电感模型的方法，并以此非 线性电感模型为基础建立了电励磁双凸极起动/发电机起动模型，然后对不同电流斩波方法进行 了仿真比较，还进行了全过程恒功率起动仿真、全过程恒转矩起动仿真以及先恒转矩后恒功率 分步起动的仿真分析。 然后对电励磁双凸极起动/发电机起动转矩脉动产生机理进行了分析，对基于半桥变换器的 电励磁双凸极电机主功率电路中分裂电容充放电平衡情况进行了研究，在此基础上提出了基于 半桥变换器的角度优化控制策略，并进行了仿真验证。 最后，搭建了电励磁双凸极起动/发电机系统硬件实验平台，开发了基于 LabVIEW 的虚拟 仪器上位机软件，实时监测、控制下位机的运行状况，并以此平台为基础进行了相应的实验研 究。
关键词：电励磁双凸极起动/发电机，电励磁双凸极电机，建模仿真，半桥变换器，转矩源自 动，DSP，LabVIEWI
电励磁双凸极起动/发电机起动控制技术研究
Abstract
电励磁双凸极电机九状态控制策略的研究
电励磁双凸极电机九状态控制策略的研究
刘伟峰;王慧贞;王逸洲;施艳萍
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2016(44)9
【摘要】以三相12/8极结构电励磁双凸极电机(Doubly Salient Electro-magnetic Motor,DSEM)为研究对象,首先分析该电机的电磁特性以及齿槽转矩对转矩脉动的影响;其次分析其电动工作运行原理,在三相六状态控制策略的研究基础上,提出电励磁双凸极电机的三相九状态控制策略,提高平均输出转矩的同时也有效抑制齿槽转矩带来的转矩脉动.以一台18 kW三相12/8 DSEM为例进行有限元仿真和实验验证,结果表明,与六状态控制策略相比,九状态控制策略能够有效减小电机转矩脉动,同时提高输出转矩.
【总页数】5页(P74-77,82)
【作者】刘伟峰;王慧贞;王逸洲;施艳萍
【作者单位】南京航空航天大学,南京210016;南京航空航天大学,南京210016;南京航空航天大学,南京210016;南京航空航天大学,南京210016
【正文语种】中文
【中图分类】TM359.3
【相关文献】
1.电励磁双凸极电机起动全过程励磁控制策略 [J], 魏佳丹;周波
2.电励磁双凸极电机两种电动控制策略的分析和比较 [J], 胡勤丰;孟小利;严仰光
3.基于分区控制策略的混合励磁双凸极电机控制系统研究 [J], 乔磊;朱孝勇;陈龙
4.混合励磁双凸极电机提前角控制策略研究 [J], 隋天日;严欣平;黄嵩;王洪莹
5.电励磁双凸极电机转矩脉动抑制的控制策略 [J], 邹治锐;陈世元
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双凸极电动机的原理和控制
双凸极电动机的原理和控制1. 引言双凸极电动机作为一种常见的电机类型，具有结构简单、体积小、转矩大等优点，在各个领域得到了广泛应用。
本文将对双凸极电动机的原理和控制进行深入探讨。
2. 双凸极电动机的结构和工作原理2.1 结构双凸极电动机的结构主要包括定子、转子和电刷。
定子由磁极环、定子线圈和焊接铁芯组成，转子由铁芯和绕组组成，电刷用于与转子接触并传递电能。
2.2 工作原理双凸极电动机的工作原理基于电磁感应定律。
当定子线圈通电时，产生磁场。
转子内的绕组由于与定子的磁场相互作用而产生转矩，使转子转动。
3. 双凸极电动机的控制方法3.1 直流电枢控制方法直流电枢控制方法是一种常见的双凸极电动机控制方法。
该方法通过控制直流电源电压的大小和方向，来控制电机的转速和转向。
具体控制方法包括调节电源电压、反向电源电压等。
3.2 PWM控制方法PWM控制方法是一种通过周期性改变占空比的方式来控制电机的转速的方法。
通过控制PWM信号的占空比，可以改变电机转子每个周期内的导通时间，从而实现对电机转速的控制。
3.3 反馈控制方法反馈控制方法是一种通过测量电机转子位置和速度，并将测量结果与期望值进行比较，从而调整电机控制信号的方法。
常见的反馈控制方法包括位置反馈控制和速度反馈控制，可以实现更精准的电机控制。
3.4 其他控制方法除了上述常见的控制方法外，还有一些其他的电机控制方法，如模糊控制、神经网络控制等。
这些方法可以根据具体应用场景和需求进行选择和应用。
4. 双凸极电动机的应用领域双凸极电动机由于其结构简单、体积小、转矩大等特点，在各个领域都有广泛的应用。
以下是双凸极电动机的一些常见应用领域：1.家用电器：如洗衣机、吸尘器等。
2.机械设备：如打印机、数控机床等。
3.汽车行业：如电动汽车、电动自行车等。
4.机器人技术：如工业机器人、家庭机器人等。
5.医疗设备：如电动轮椅、手术机器人等。
6.空调设备：如空气净化器、风扇等。
双凸极电动机的原理和控制
双凸极电动机的原理和控制双凸极电动机是一种新型的电动机，它的原理和控制方式与传统的电动机有所不同。
双凸极电动机的原理是基于电磁感应的原理，它的控制方式则是通过调节电流和电压来实现的。
双凸极电动机的原理双凸极电动机的原理是基于电磁感应的原理。
当电流通过电动机的线圈时，会产生一个磁场。
这个磁场会与电动机中的磁铁相互作用，从而产生一个力矩，使电动机开始转动。
双凸极电动机的特点是它的磁铁是由两个凸起的部分组成的，这两个凸起的部分分别位于电动机的两端。
当电流通过电动机的线圈时，会产生一个磁场，这个磁场会与磁铁的两个凸起部分相互作用，从而产生一个力矩，使电动机开始转动。
双凸极电动机的控制双凸极电动机的控制方式是通过调节电流和电压来实现的。
当电流和电压的大小发生变化时，电动机的转速也会发生变化。
双凸极电动机的控制方式有两种：一种是直接控制电流，另一种是控制电压。
直接控制电流是通过改变电流的大小来控制电动机的转速。
控制电压是通过改变电压的大小来控制电动机的转速。
双凸极电动机的控制方式还可以通过改变电动机的极数来实现。
当电动机的极数增加时，电动机的转速也会增加。
当电动机的极数减少时，电动机的转速也会减少。
双凸极电动机的应用双凸极电动机的应用非常广泛，它可以用于各种不同的领域。
例如，它可以用于汽车、飞机、船舶等交通工具的动力系统中。
它还可以用于工业机械、家用电器等领域。
总之，双凸极电动机是一种新型的电动机，它的原理和控制方式与传统的电动机有所不同。
它具有转速高、效率高、噪音低等优点，因此在各种不同的领域都有广泛的应用前景。
电励磁双凸极电动机三相六拍控制策略研究
c
a
b
电励磁绕组 C
A
B
(a) 定义的电机磁链正方向与绕组同名端之间关系 X
ea
*
La
ia
A
转子
(b) 电机一相绕组等效电路
图3
定子
绕组磁链、电势、电流正方向及同名端的定义 Definition of the dotted terminals and the positive
型无刷直流电机[1-3]， 其定转子结构与开关磁阻电机 (switched reluctance machine， SRM)相似。 电励磁双 凸极电机 (doubly salient electro-magnetic motor ， DSEM) 是 在 永 磁 双 凸 极 电 机 (doubly salient permanent magnetic motor，DSPM)的基础上发展而 来的。该电机用励磁绕组替代 DSPM 定子磁钢，因 此与 DSPM 相比， DSEM 内部磁场可以通过励磁绕 组电流来控制，从而方便地实现电动过程的弱磁控 制和发电过程的调压控制。这种电机结构简单、成 本低、可靠性高、容错性能好，在航空、石油化工 等领域具有广阔的应用前景，受到了国内外学者的 广泛关注[4-8]。 目前双凸极电机的研究主要集中在电 机本体优化设计、 系统建模和控制策略等方面[9-11]。 然而，与 SRM 和 DSPM 类似，DSEM 在运行 时也存在较明显的转矩脉动，造成电机转动噪音 大、振动剧烈、转速波动大等问题，在一定程度上 限制了其应用范围[12]；此外，电动运行时，在绕组 换相时刻，母线反向电流较大，即电机向母线电容 回馈能量，这一方面会导致系统的无功功率较大， 另一方面也会增大线路损耗。因此，对 DSEM 的控 制策略进行研究，寻求能有效减小其转矩脉动和母 线反向电流的控制方法， 对于 DSEM 的发展来说非 常关键。 电源谐波、齿槽效应、绕组换相等是造成双凸 极电机转矩脉动的主要原因，其中绕组换相对转矩 的影响更为明显。文献[13-14]分析了齿槽效应对双 凸极电机转矩脉动的影响。文献[13]提出了转子斜 槽结构的 DSPM，分别建立了直槽与斜槽结构的电 机模型；经仿真分析，得出斜槽结构有助于减小双
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结合ＤＳＥＭ实际反电势波形，提出了一种标准三
相六状态提前角的控制策略。基于电机线电势分 区间深入研究并结合Ａｎｓｏｈ仿真分析，最后得出 最优角度的六状态控制策略，该策略在提高电机输 出转矩的同时，也大大减小了电机的转矩脉动。 １
化率在电机设计时，也为一定值。因此，控制电机
转矩的本质是对电枢电流矢量进行控制。 １．２传统标准角度电动控制策略
第４６卷第１期
２０１４年２月
南
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
尿
航空航天大学学报
Ｖ０１．４６ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１４
Ｎａｎｊ ｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ
航空电励磁双凸极电动机角度优化控制策略
陈 晨 王慧贞 张海波 赵 耀
（南京航空航天大学自动化学院，南京，２１００１６）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｇｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ ｅｘｉｓｔ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ｄｏｕｂｌｙ ｓａｌｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｔｏｒ．Ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅ ａｎｇｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ
Ⅳ詹 力
厶 厶 厶
厶卜＃毛卜 厶Ｅ｝丰士
ｒａｌ标准角控制
Ｆｉｇ．３
◆
㈣提前角控制
Ｌ
１２００
２４０。
３６０。
图３两种传统控制方式
Ｔｗｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｉｇ．５
图５
六状态控制方式驱动逻辑图
Ｌｏｇｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｉｘ－ｓｔａｔｅ ａｄｖａｎｃｅ ａｎｇｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｍｏｔｏｒ，ＤＳＥＭ），因其具有结构简单
可靠、励磁可调、电流／转矩密度大、可故障灭磁等 优点，特别适用于直流起动发电的场合，在航空航 天等高可靠性要求领域已有一定的应用，同时在风 力发电、传动设备、车载船舶等领域也有着广阔的 应用前景。与开关磁阻电机、永磁双凸极电机等磁 阻类电机相似，ＤＳＥＭ在电动运行时存在转矩脉
式中：户一Ａ，Ｂ，Ｃ；ｐｆ＝Ａｆ，Ｂｆ，Ｃｆ；ｉｐ为电枢绕 组电流；ｉ ｒ为励磁绕组电流；Ｌ卯为电枢绕组自感；
警一等等
ｄｆ ＬＡ＋Ｌｃ
㈤ …
随着电机转速上升，电机反电势线性增大，电
万方数据
第１期
陈晨，等：航空电励磁双凸极电动机角度优化控制策略
５３
环流。其示意图如图４所示，环流的回路为Ｂ—Ｃ —Ｑ。一Ｄ。；对于ＢＣ相，续流电流ｉ ７对于其反电势 均为非关联方向，即两者都发出功率，对于电机电 动运行工作，续流的存在会降低电机的输出转矩， 大大增加了转矩脉动的同时也影响了电机的出力。
ｄｉＡ一（ＬＢ＋Ｌｃ）Ｕｄ。一（Ｌｃ—ＬＢ）Ｅ０ ｄ￡ ＬＡＬＢ＋ＬＢＬｃ＋ＬＡＬｃ
１．４标准六状态控制策略 为解决前述的标准角度及双管提前角度控制 策略下导致的电机转矩较小和换相扇区内转矩脉 动大的问题，结合传统电机三相六状态和提前角度 的控制思路，可得到一种基于ＤＳＥＭ特点的新型 控制方式，即采用单管提前三相六状态的控制策
Ｆｉｇ．４
图４提前角度区间内环流示意图
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔ ａｄｖａｎｃｅ ａｎｇｌｅ
机的输出转矩。 １．３传统三状态提前角度电动控制策略 随着电机转速上升，采用提前角度控制，即将 标准角模式下各相驱动信号相对于各相正反电势 提前口电角度，如图３（ｂ）所示，提前导通区间内电 流上升率为式（３）所示，通过此方法，可以增加相电 流的上升率，增加电枢电流在导通周期内电流有效 值，从而提高电机在高速阶段的输出转矩
哪嘎 Ⅳ乜 Ⅲ也 Ⅳ露
图１互感及反电势变化规律
Ｆｉｇ．１
Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｔｕａｌ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ａｎｄ ｂａｃｋ ｅｌｅｃ ｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ（ＥＭＦ）
Ｌ。，为电枢绕组与励磁绕组互感；Ｔ，为磁阻转矩； 丁。为励磁转矩；０为转子转过的电角度。 由式（１）得，要使励磁转矩始终为正，则需在互 感上升区通正电流，互感下降区通负电流，互感不 变区不通电流。在此控制规律下，由于电机本身结 构的对称性，磁阻转矩在一个电周期的平均为零， 即ＤＳＥＭ的转矩取决于电枢电流、励磁电流及互 感随位置的变化率。其中：励磁电流由电机的饱和 程度而定，在起动过程中通常为一定值；互感的变
但是采用三状态提前角度控制策略，存在控制 区间的次电流环流问题。根据三状态双管提前控 制策略原理，以ＣＢ－ＡＣ换相为例，提前导通的ＡＣ 相在直流母线输入的驱动下工作。此时，Ｃ相的反 电势为晶，Ｂ相的反电势为一Ｅ０，ＣＢ两相间存在 反电势差，又由于Ｑ。管的导通，因此电路中存在
六状态提前角（上管提前）的电流波形与三状 态的电流波形不同。三状态的电流波形为“正一 负一零”三段式的波形，而六状态提前角的电流波 形为“正一零一负一零”四段式的波形，如图６所 示。以Ａ相为例分析，则Ａ相上管关闭、下管没有 开通之前，相电流通过二极管续流，电流迅速下降，
ｔｒｏ—ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓａｌｉｅｎｔ ｅｌｅｃ—
动，从而引起起动时发动机的振动、噪声、转速波动 等问题，所以需优化控制策略，在不减小输出转矩 大小的同时，减小转矩脉动，优化机械特性，降低对 起动电源的要求，对拓宽ＤＳＥＭ的应用领域意义 深远。 传统的标准角度控制策略较好地控制了 ＤＳＥＭ的电动运行，但是随着电机转速的上升，在 额定输入电压情况下，相电流有效值在其工作区间 内急剧减小，导致电机高速时出力不足，针对这种 情况，国内外学者提出了很多优化策略。文献［１］
收稿日期：２０１３—１０—２５；修订日期：２０１３—１２—１９ 通信作者：王慧贞，女，研究员，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｈｚ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ。
万方数据
５２
南京航空航天大学学报
第４６卷
提出了ＤＳＥＭ的提前角度的控制方法，通过基于
转速变化的提前角度控制，提高了电机高速运行时
的转矩，但未考虑该控制方式引入了更大的转矩脉 动。文献［２］从电机结构上进行优化，采用双定子 结构，降低了电机转矩脉动，但双定转子结构，增加 了电机本身及功率变换器的成本及控制复杂性。 文献［３］对转矩脉动的机理进行了深人分析，提出 了转矩内环和新型转矩分配两种控制策略，以抑制 换相转矩脉动，但转矩内环控制方式未考虑会引起 电流畸变对系统的影响，转矩分配控制加大了电机 的损耗。文献［４］通过采用半桥变换器电路，通过
１．１双凸极电机工作原理
励磁绕组之间的互感）及相反电势随位置变化的示 意图。由于双凸极电机的结构特点，电感及电势变 化曲线可分为３段，分别为电感上升区，反电势为 正；电感下降区，反电势为负；电感不变区，反电势 为０。设反电势幅值为Ｅ。。 ＤＳＥＭ输出转矩公式为 ＴⅣ一百１
ｚ＇２ｐ等＋ｉｐｉ，等一Ｔ。＋Ｔ。（１）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｙ ｓａｌｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏ—ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍｏｔｏｒ；ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｇｌｅ；ｏｐｔｉｍａｌ ａｄｖａｎｃｅ ａｎｇｌｅ；ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ
１９９８年，南京航空航天大学航空电源科技重 点实验室提出了一种以电励磁绕组为励磁源的双 凸极电机一电励磁双凸极电机（Ｄｏｕｂｌｙ
Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ａｎｇｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｄｏｕｂｌｙ
Ｓａｌｉｅｎｔ
Ｃｈｅｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏ。Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｏｔｏｒ
Ｙａｏ
Ｃｈｅｎ，Ｗａｎｇ Ｈｕｉｚｈｅｎ，Ｚｈａｎｇ Ｈａｉｂｏ，Ｚｈａｏ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ＆Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ，２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
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ＤＳＥＭ的控制系统
Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ＤＳＥＭ
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流上升率下降，在有效相电势区间内的相电流平均 值减小，同时采用标准角电动控制策略时，由于换 相时刻电流不能突变，且存在死区时间的设置问 题，在换相位置有较大的转矩缺口，这也限制了电
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ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｒｉｐｐｌｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ａｎ ｏｐ—
ｔｉｍｉｚｅｄ ａｄｖａｎｃｅ ａｎｇｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｒｉｔｓ ａｎｄ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｏｒ
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对主功率电路中分裂电容充放电平衡情况进行研
究，提出了基于半桥变换器的角度优化控制策略， 有效地减小了转矩脉动，但分裂电容的引入，增大 了系统的体积、充放电平衡的准确控制，增加了控 制的复杂性。文献［５］提出了用遗传算法优化导通 角的方法来抑制脉动，转矩波形得到改善，但是实 现的方法较为复杂。文献［６］提出了一种利用改进 的ＰＷＭ电流控制技术来减小转矩脉动的方法，这 种方法能够有效减小转矩的脉动值，但是在一些场 合里，需要对电机的电感模型进行更为准确的建 模，并且该种方法仅适合在低速情况运行。 本文在分析了电机电动工作机理基础上口‘１…， 简单介绍了传统的标准角及三状态提前角两种控 制策略，并分析这两种控制策略下存在的不足。为 提高电机输出转矩，较小转矩脉动，优化机械特性，