潘忠亮 赵慧超 暴杰 李帅

（1.中国第一汽车股份有限公司新能源开发院，长春130013；2.汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室，长春130013）

主题词：轴向磁通 控制 数学模型 非数学模型 电机 电动汽车

缩略语

AFFSPM Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet FOC Field Orient Control DTC Direct Torque Control MTPC Model Direct Torque Control MTPA Most Torque Per Ampere PID Proportional Integral Derivative CVC Complete Vehicle Control SVPWM Space Vector Pulse Width Modulation HEAFFSPM Hybrid Excited Axial Field

Flux-Switching Permanent Magnet CHBPWM Current Hysteresis Band Pulse Width Modulation ASR Automatic Speed Regulator

1 前言

AFFSPMM因高比功率和高转矩密度的优点[1-2]，目前已广泛应用于家电、汽车和航天等领域。根据定转子数量、定转子相对位置和主磁路不同，可分为单定子单转子结构、双定子单转子kaman结构、单定子双转子Torus-NN结构、单定子双转子Torus-NS结构和多盘式结构5类[3-4]。尽管AFFSPM电磁力作用方式不同于径向磁通电机电磁力，但AFFSPM的数学模型和数学方程与径向磁通电机相同[5-6]，所以AFFSPM与径向磁通电机控制方法相近。根据电磁力作用方式的不同，本文将AFFSPM控制方法分为基于AFFSPM数学模型的控制方法和不基于AFFSPM数学模型的控制方法进行阐述。在基于AFFSPM数学模型中，应用转子磁场定向矢量控制（Field Orient Control,FOC）方案、单位功率因数控制方案、模糊自适应PID控制方案和电机效率优化控制方案达到相应的控制效果。在不依靠轴向磁通电机数学模型的控制方法中，介绍了AFFSPM的传统控制方案、直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）方案和模型预测转矩控制（Model Direct Torque Control，MTPC）方案。

2 基于AFFSPM数学模型的控制方法

基于AFFSPM数学模型的控制方法即应用坐标变换实现FOC控制方法，达到定子电流转矩分量和磁链分量的解耦控制，将交流电机转化为直流电机控制，实现大转矩、高转速且高控制精度[7]。

2.1 FOC方案

图1 混合励磁轴向磁场磁通切换电机控制[8]

图2 AFFSPM电感补偿控制[7]