混合励磁电机

混合励磁介绍

　　“混合励磁” 思想早在 1988 年便由俄罗斯学者提出，但目前尚缺乏相对统一的定义。在深入研究、分析现有的混合励磁电机的基础上，现给出“混合励磁”以及“混合励磁电机”的基本定义。混合励磁，有时也称组合励磁或复合励磁，是由两种励磁源相互作用，共同实现电磁能量转换，是对单一励磁（永磁励磁或电励磁）概念的有效拓宽与延伸。

分类

　　由于混合励磁电机在结构上实现了电机气隙磁场的直接调节与控制，突破了传统永磁电机通过电枢电流矢量控制实现弱磁或增磁的局限，结构上可有多种实现方式。按照转子（动子）的运动方向可分为旋转式混合励磁电机和直线式混合励磁电机；从电机永磁体放置位置可分为转子永磁型混合励磁电机和定子永磁型混合励磁电机。另外，从电机内永磁体磁势与电励磁磁势相互作用关系来看，一般可归结为三种类型，即：串联磁路、独立并联磁路和串并联混合磁路。对于串联磁路，永磁体的磁势与电励磁产生的磁势相串联，共同形成气隙磁场；对于独立并联磁路，通常存在径向磁路和轴向磁路，永磁磁场磁路与电励磁磁场回路相互独立，但在气隙中相互作用，共同形成电机主磁场；对于串并联混合磁路，永磁体磁路与电励磁磁路既有串联部分，又有并联部分，共同形成电机主磁场。通过控制电励磁绕组电流的大小和方向，实现电机气隙磁场的灵活调节与控制。

控制技术

　　混合励磁电机不仅存在电枢绕组，还有调节磁场的辅助电励磁绕组，与永磁电机相比，增加了一个可控励磁电流变量，在控制上，可以分别对电枢绕组电流和励磁绕组电流进行独立控制，也可以根据系统性能要求实现电枢电流和励磁电流的协调控制。因此，控制方法上更加灵活多样。目前对混合励磁电机控制技术的研究，主要集中在对转子永磁型混合励磁同步电机及其驱动控制系统的研究上。深入理解转子永磁型混合励磁同步电机的数学模型和控制方法，有助于研究和建立混合励磁电机驱动系统的一般控制规律。

　　在旋转坐标下，转子永磁型混合励磁同步电机的数学模型与永磁同步电机有相似之处，永磁同步电机的控制方法如矢量控制、直接转矩控制等方法以及现代控制理论的算法如模糊控制、神经网络控制等，仍然可以应用到混合励磁电机。但由于励磁电流变量的引入，功率、转矩、电枢绕组端电压以及效率方程都增加了一个控制变量，可通过同时调节电枢电流和励磁电流来满足不同驱动系统功率、转矩、调速范围或者效率的要求。

优势与应用

　　与永磁电机比较，混合励磁电机具有调节气隙磁场的能力；与电励磁同步电机相比，具有较小的电枢反应电抗。混合励磁电机不仅能继承永磁电机的诸多特点，而且具有电励磁电机气隙磁场平滑可调的优点，用作发电机，可获得较宽的调压范围，在飞机、舰船和车辆中可作为独立的发电系统。用作电动机，适合于作节能驱动使用，而其中的宽调速特性可以在电动汽车、武器设备伺服驱动等高要求场合应用。