林 程，徐 垚，邢济垒，庄兴明，蒋雄威

（1. 北京理工大学，电动车辆国家工程实验室，北京 100081；2. 北京理工华创电动车技术有限公司，北京 100081）

前言

本文所述超高速电机（ultra-high-speed motor，UhsM）是指转速超过100 000 r/min 或者难度值（转速×功率的平方根）超过5×10的电机，其在20 世纪30 年代最早应用于离心机中，瑞典乌普萨拉大学Svedberg 教授在1937 年将其转速首次提高到160 000 r/min。UhsM 具有体积小、效率高、功率密度高等优点，目前正广泛应用于燃料电池空压机、电动涡轮增压器等车用场合，图1 展示了与国内外主流的车用常速主驱电机和辅驱电机的转速、功率对比。

图1 车用电机的发展趋势

有刷直流电机中的换向器会产生额外的摩擦，限制了其高转速应用；感应电机和开关磁阻电机的磁通密度会随着电机体积的减小而减小。因此为了同时满足高速化和小型化的需求，常用的车用UhsM 只有无刷直流电机（brushless direct current motor，BLDC）和永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM）两种。车用超高速永磁电机（ultra-high-speed permanent motor，UhsPM）的驱动控制技术仍遵循基本的电驱动系统控制原理，但高速化后其固有特性使得控制更加困难。

（1）电路拓扑：车用UhsPM 的电感非常小，一般为几～几十μH 级，这会导致同等开关周期下定子电流谐波变大，从而使得电机的损耗和发热严重，因此传统的电路拓扑方案已不再适用。

（2）电压调制策略：为了保证合适的载波比，车用UhsPM 的高基频伴随着功率开关的高频化，匹配的控制芯片的采样和运算频率也应提升，以减小控制延时和离散化误差。然而电机主控芯片受到计算能力和成本因素制约，因此针对不同的电机类型，应匹配合适的电压调制策略。……