电动汽车用变磁通电机控制系统仿真文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：
2. 电动汽车驱动电机性能需求

电动汽车通过车载电池经过控制系统向电机供电，由电机将电能转化为机械能，产生的转矩推动汽车前进。电动汽车驱动控制系统主要包括能源供给系统、机械传动系统和电力驱动系统。电机是整个控制系统的核心，电机的性能决定了电动汽车性能的好坏^[10]。电动汽车用电机需要满足的特性如下^[14]：

1. 高转矩/功率密度
2. 低速爬坡时的大转矩起动
3. 在宽广的转矩和速度范围里具有高效性
4. 高速巡航时恒功率运行范围宽
5. 过载能力强、可靠性高，故障容错运行能力

电动汽车所用驱动电机中，异步电机成本低，动态性能好，技术相对成熟。但其存在多变量强耦合非线性的缺点，导致系统效率低，转矩特性不够理想，不适合频繁起停和加减速；转子绕线电励磁同步电机可灵活调节磁场，但转子绕线铜耗导致温升大散热难，电刷和滑环也降低了电机可靠性；开关磁阻电机控制灵活并且鲁棒性强易于散热，但存在较大的转矩脉动且励磁损耗同样降低了效率。永磁同步电机因其高效、过载能力强、功率密度高成为电动汽车电机驱动控制系统的可靠选择^[12]。

如前所述，永磁同步电机存在弱磁控制困难，调速范围局限，可变磁通记忆电机的出现解决了弱磁控制的问题，扩大了恒功率运行范围，在电动汽车领域有着广阔的应用前景。

1. 记忆电机的基本原理
2. 记忆电机的记忆机理

记忆电机调磁的关键在于低矫顽力的铝镍钴永磁体磁化水平能通过短时充、去磁电流脉冲改变，并且新的磁密水平能被记住。为分析记忆特性，见图1铝镍钴永磁体的磁滞回线。B_r为最大剩磁，H_c为矫顽力，P₀为初始工作点。施加去磁磁动势时，工作点从P₀下移至Q₀，去磁磁动势一消失，由回复线最终稳定到P₁点；施加更强去磁磁动势，工作点会从P₁下移超过Q₀到Q₁，去磁磁动势消失后到达稳定工作点P₂；在此时施加正向充磁磁动势，工作点沿着P₂R₂R₁P₁移动最终回到稳定工作点P₁。施加不同充、去磁电流脉冲，可以调节铝镍钴磁化水平，并且能被记住。

图1 铝镍钴永磁体磁滞曲线

Fig. 1 Hysteresis curve of AlNiCo permanent magnet

1. 交流脉冲调磁型记忆电机

在交流脉冲调磁型记忆电机中，调磁脉冲由电枢绕组提供，通过矢量控制在三相绕组分别施加存在相位差的电流脉冲，合成d轴脉冲磁动势从而改变永磁材料磁化水平。根据电机内永磁材料种类，分为单一永磁和混合永磁型记忆电机。单一永磁记忆电机仅采用低矫顽力永磁体，混合永磁记忆电机同时采用高、低矫顽力永磁体，分为串联型和并联型磁路结构。

1. 单一永磁型

记忆电机的发明者Vlado Ostovic提出的记忆电机原型就是单一永磁型记忆电机^[8,9]，结构如图2所示。定子与普通永磁电机相同，转子上呈现铝镍钴永磁体、非导磁材料及转子铁芯组成的三明治结构。切向磁化的永磁体（N、S极交替排列）产生的磁通通过邻近软铁穿过气隙从而进入定子。充、去磁电流流通定子绕组的时间非常短，几乎不产生损耗，可以进行反复充、去磁。

图2 记忆电机原型结构