第 ｌ３卷 第 ５期
２００９年 ９月
电 机 与 控 制 学 报
ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ Ｍ ＡＣＨ ＩＮＥＳ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ
Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．５
Ｓｅｐ． ２００９
磁通切换 永磁 电机 等 效 模 型 与 控 制 策 略 分 析
贾红云 ， 程 明， 花为 ， 赵 文祥
（东南 大学 伺服控制技术教育部工程研究 中心 ，江苏 南京 ２１００９６）
摘 要 ：针 对传统转子永磁 型 电机散 热 困难 导致永磁体发 生不可逆退磁 、限制电机 出力、减少功 率
密度等 问题 ，提 出了一 种定子 永磁型磁 通切换 永磁 （ＦＳＰＭ）电机 ，并对 该电机结 构特 点与等效 模型
进行 了分析 ，比较 了定 子磁 场 定向控 制 （ＳＦＯＣ）、直接 转 矩控 制 （ＤＴＣ）及 基 于 空 间矢量 调 制 的 直接
转矩控 制（ＳＶＭ—ＤＴＣ）三 种控制 方法在 ＦＳＰＭ 电机 上 的应 用效果 。运 用 ｄＳＰＡＣＥ的实验 平 台，对基
于 ＳＦＯＣ的 ＦＳＰＭ电机驱动 系统进行 了实验研究。仿真与实验结果表明，采用 ＳＦＯＣ的 ＦＳＰＭ 电机
转 矩脉 动 小、电流正 弦度好 以及 低速 性 能优越 ，更 适合 于低 速驱 动领 域 的应 用 。
关键词 ：磁通 切换 ；定子永磁电机 ；等效模型 ；定 子磁场 定向 ；直接 转矩控制
中图分类号 ：ＴＭ ３５１ 文献标 志码 ：Ａ 文章 编号 ：１００７－４４９Ｘ（２００９）０５－０６３１—０７
Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｍ ｏｄｅｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ
ｆｌｕｘ－ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｅｒｍ ａｎｅｎｔ－ｍ ａｇｎｅｔ ｍ ｏｔｏｒ
ＪＩＡ Ｈｏｎｇ－ｙｕｎ， ＣＨＥＮＧ Ｍｉｎｇ， ＨＵＡ Ｗ ｅｉ， ＺＨＡＯ Ｗｅｎ—ｘｉａｎｇ
（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＭＯＥ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｍｉｎｇ ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｏｔｏｒ－ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ（ＰＭ）ｍｏｔｏｒ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｌｅａｄ ｔｏ ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ＰＭ ｄｅ－
ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｏｕｔｐｕｔ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ａ ｎｅｗ ｓｔａｔｏｒ—
ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｆｌｕｘ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＰＭ （ＦＳＰＭ）ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｔｓ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ
ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｒｅｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ，ｎａｍｅｌｙ ｓｔａｔｏｒ ｆｌｕｘ－ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＳＦＯＣ），ｄｉｒｅｃｔ
ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＴＣ）ａｎｄ ｓｐａｃｅ ｖｅｃｔｏｒ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ＤＴＣ （ＳＶＭ—ＤＴＣ），ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｆｏｒ ａ ＦＳＰＭ ｍｏｔｏｒ
ｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ， ｔｈｅ ＳＦＯＣ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ａ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ
ｄＳＰＡＣＥ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｓｔ ｏｆ ａ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅｄ ＦＳＰＭ ｍｏｔｏｒ ｄｒｉｖｅ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＳＦＯＣ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｐｒｉｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｐｈａｓｅ
ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｌｏｗ ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｓｐｅｅｄ ｐｕｌｓａｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｑｕｅｓｔ ｏｆ ｌｏｗ ｓｐｅｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｕｘ—ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ； ｓｔａ＇ｔｏｒ ｐｅｒｍ ａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｍｏｔｏｒｓ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｍｏｄｅｌ；ｓｔａｔｏｒ ｆｌｕｘ·ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ；
ｄｉｒｅｃｔ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
０ 引 言
随着控 制理论 、永磁材 料和 电力 电子技术 的发
展 ，基 于 磁 场 定 向 控 制 （ｆｌｕｘ—ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ，
ＦＯＣ）、直接转矩控制 （ｄｉｒｅｃｔ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ＤＴＣ）等
先进 控 制 算 法 的 转 子 表 面 贴 装 式 永 磁 （ｓｕｒｆａｃｅ－
收稿 日期 ：２００９—０４—１４
基金项 目：国家 自然科学基金 （５０７２９７０２；５０８０７００７）；航 空科学基金 （２００８０７６９００７）；江苏省 ２００８年度研 究生科技创新计划基金 （ＣＸＯ８Ｂ＿０６７Ｚ）
作者简介 ：贾红云（１９７９一），女 ，博 士研 究生，研 究方向为新 型电机驱动 与控制 ；
程 明（１９６ｏ一），男 ，教授 ，博士生导师，研 究方向为电动 车驱动控 制技 术、新 能源发 电技 术、微特 电机及测控 系统等 ；
花 为（１９７８一），男 ，博 士，讲师，研 究方向为新型电机设计 与控 制 ；
赵文祥（１９７６一），男 ，博 士研 究生，讲 师，研 究方向为永磁 电机及其驱动 系统的可靠性 分析。
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