程序员世界■东南大学程明团队特稿：电机气隙磁场调制行为及其转矩分析团队介绍程明

团队介绍

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程明，博士，东南大学首席教授、博士生导师， IEEEFellow,IETFellow 。现任东南大学风力发电研究中心主任、东南大学先进电机与电力电子集成系统研究所所长、东南大学学术委员会委员、江苏省新能源汽车电机及驱动系统工程实验室主任。
30多年来，主持承担国家自然科学基金重大项目、国家973计划课题、国家863计划项目等课题60余项，发表论文400余篇（SCI收录220余篇）；主编《微特电机及系统》、《可再生能源发电技术》教材，出版《定子永磁无刷电机?理论、设计与控制》、《电动汽车的新型驱动技术》等著作，应Springer出版社邀请参编《EncyclopediaofSustainabilityScienceandTechnology》，应Wiley出版社邀请参编《EncyclopediaofAutomotiveEngineering》并任第三卷编辑；获授权中国发明专利130余件、PCT专利3件、欧洲专利1件。
获国家技术发明二等奖、教育部自然科学一等奖、江苏省科学技术一等奖、中国机械工业科学技术一等奖等学术奖励，和江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科技领军人才、优秀科技工作者、“六大人才高峰”学术带头人、江苏省十大优秀专利发明人、中达学者以及江苏省专利发明人奖等荣誉称号。被聘为IEEEIASDistinguishedLecturerin2015/2016；享受国务院政府特殊贡献津贴。

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文宏辉，博士研究生，研究方向为磁场调制电机的分析、设计及优化。曾参与国家自然科学基金重大国际（地区）合作研究项目、科技部973计划重点基础研究计划，现参与国家自然科学基金重大项目，发表SCI、EI论文5篇，申请国家发明专利5项，曾获2017年度江苏省普通高等学校本专科优秀毕业设计一等奖， 2017年IEEEIASMyronZuckerUndergraduateStudentDesignContest二等奖， 2019年江苏省三好学生。

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江苏省电机与电力电子联盟（JEMPEL）是由IEEEFellow、东南大学首席教授程明领衔，东南大学电气工程学院12名专任教师为核心，多名长江学者、千人等专家为支撑， 100余名博士后和博士、硕士研究生为骨干的科研团队，研究领域涵盖电机与电力电子及其在新能源发电、电动汽车、轨道交通、伺服系统等领域的应用。
导语本文基于“电机磁场调制理论”定义了广义磁场调制电机同步调制与异步调制行为及其同步转矩与异步转矩分量，并就其关键的差异分别进行对比、分析并举例阐明，阐述了同步/异步调制与同步/异步转矩分量的辩证关系。
基于上述理论分析及定义，研究无刷双馈感应电机可能的运行模式、存在条件及转矩分量构成，总结单馈同步模式下无刷双馈感应电机与电励磁同步电机的异同；分析多层磁障与短路线圈复合转子无刷双馈电机拓扑结构，定性描述辅助短路线圈在磁场调制行为中的作用，定义调制算子进而定量讨论复合转子对磁场耦合能力、平均电磁转矩等方面可能带来的有益影响；并对简单凸极类磁场调制电机的调制行为及转矩特性进行统一描述。
研究背景近年来，基于磁场调制原理的新型拓扑结构电机，能够利用额外有效谐波磁场使得平均转矩得到提升，故其主电磁转矩中可能包含多个转矩分量。以简单凸极类磁场调制电机为例，该类电机虽然主要利用异步调制行为，但却能够生成同步转矩分量，调制行为与转矩成分的关系错综复杂、较难理解；另一方面，这类电机的调制行为与转矩特性具有相通性，因此可以统一进行归纳描述。
而无刷双馈电机转子包括短路线圈、简单凸极、多层磁障（径向及轴向）等多种转子结构，是磁场调制电机重要一员，其本质是一类具有两个交流电气端口和一个公共机械端口的新型复合电机。由于无刷双馈电机独特的复合特性，两个交流电气端口不同方式供电时可以运行在多种模式下，对应不同的运行模式、转子结构，无刷双馈电机电磁转矩成分可能截然不同，其调制行为与转矩成分的关系更加复杂。因此，有必要对磁场调制行为与转矩成分进行定义分析，并归纳两者辩证关系，为分析广义磁场调制电机的调制行为及电磁特性提供一种新思路。