前言

双凸极永磁电机(Doubly Salient Permanent Magnet Motor，简称DSPM)是随着功率电子学和微电子学的飞速发展在上世纪九十年代出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。该系统由双凸极永磁电机、功率变换器、位置传感器和控制器四部分组成。双凸极永磁电机以及之后又衍生出电励磁式、混合励磁式双凸极结构的电机，统称双凸极电机(DSM)。

电励磁双凸极电机（Wound-excited Doubly Salient Machine，简称WEDSM）是在双凸极永磁电机基础上，用电励磁代替原电机的永磁结构，这种电机结构简单、坚固，耐高温，制造工艺比较简单，励磁可调，控制灵活，并且具有功率密度高、工作可靠、效率优于开关磁阻电机等优点，使其在高速高效电机领域和大功率调速场合有着很好地应用前景，受到国内外电机界的广泛关注。本课题针对电励磁双凸极电机的发电技术展开研究。

一、研究的背景与意义

开关磁阻电机以其调速性能好，结构简单，效率高，成本低等特点，早已在调速电动机领域占有一席之地。然而，开关磁阻电机的双凸极结构给其转矩输出带来一些问题，比如：电流换向慢导致转矩输出降低，只能在正半周产生电动转矩出力，绕组电流包含励磁分量使得绕组和功率变换器的伏安容量增大，产生额外的附加损耗等。定、转子双凸极结构使得电励磁双凸极电机齿槽效应比传统电机更为严重，齿槽转矩、相间切换等均是造成转矩脉动的原因，从而带来电机振动和噪声问题，因此，双凸极电机的转矩脉动抑制技术的研究也是该电机的重要研究方向之一。

为了解决上述问题，充分凸显双凸极结构的优点，九十年代初，人们将永磁材料嵌入定子（或转子）体内，形成了永磁式双凸极电机（DSPM）。永磁式双凸极电机定转子结构外形与开关磁阻电机相似，呈双凸极结构，但它在定子上放有永磁体。DSPM电机结构简单，控制灵活，功率因数接近于1，是电工学科近年来继开关磁阻电机之后又一全新的研究方向。但这种电机无论是作电动机，还是作发电机运行，都必需配置功率变换器和转子位置检测器，因而其结构仍较复杂，并且它作发电机运行时，存在着永磁电机所特有的输出电压调节困难和内部短路故障时无法灭磁的缺点。

因此，电励磁双凸极电机的出现具有重大意义，其采用励磁绕组代替永磁体产生的励磁磁场，电机转子上无铸铝和嵌线，定子上有集中绕组，容易冷却，效率高，调速性能好。可以通过调节励磁线圈电流大小，调节电机磁场强度，控制电机转矩大小，因此电磁式双凸极的控制更为灵活。工作于发电模式时，不需要位置传感器，并且在电机发生故障时可通过切断励磁电流来实现灭磁，因此其发电运行的可靠性高。电励磁双凸极高速电机作为一种新型的节能高效产品，具备高稳定性、高效率、低成本等优点，能满足市场的需求。

二、国内外研究现状

目前，国内外对双凸极电机的研究主要集中在永磁式双凸极电机，电励磁、混合励磁双凸极电机文献报道较少。且对双凸极电机的研究主要围绕电机本体结构设计、系统建模、控制策略和实际应用等方面展开。

（1）国外研究现状