电励磁双凸极电机结构简单,励磁可调,成本低且可靠性高,在经济高速发展的今天,电励磁双凸极电机在航空供电系统、新能源发电系统、电动汽车及智能家用电器等领域有着广泛的应用前景。提高电机的运行转速,不仅可以提高电机的功率密度,还可以使电机直接驱动高速负载,减小系统的体积重量。然而,电机高速运行会使电机的风摩损耗及铁芯损耗增加,降低电机运行效率,减短电机的使用寿命。本文以高速电励磁双凸极电机为研究对象,研究其换相控制策略,选择合适的提前角度以获得较高的输出转矩。并对比采用不同换相策略时的电机损耗及电机运行效率,选择合适的换相策略,获得较高的电机运行效率。首先,介绍电励磁双凸极电机的结构,分析其工作原理,建立电机的数学模型。在此基础上对比分析了四种常用的换相控制策略以及每种换相策略的电枢电流,详细分析了各自的工作特性及输出转矩。利用ANSYS软件搭建有限元仿真模型,对不同换相策略下的电机运行状态进行了仿真,分析了提前角度对电机输出特性的影响,针对不同换相控制策略,选择了合适的提前角度,使电机输出最大转矩;另外,采用有限元分析的方法,计算了不同换相控制策略下的电机损耗值及运行效率,研究了提前角度及逆变电路桥臂开关管导通时间对电机损耗的影响。对比了不同换相策略下的电机运行效率,选择电机输出效率最高的提前角度组合,并与电机输出转矩最大的提前角度组合做了对比。最后设计搭建了采用数字控制的高速电励磁双凸极电机驱动试验平台,驱动系统采用DSP与FPGA联合控制提高程序响应速度,改善电机高速运行工况。实验对比了换相控制策略的输出特性,对比了不同换相策略下的电机损耗与运行效率,对仿真分析的结果进行了验证。