[發(fā)明專利]雙電機(jī)冗余控制系統(tǒng)的角度補(bǔ)償方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810020353.2
• 申請(qǐng)日: 2008-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN101256414A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方斯琛;周波;駱薇薇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12;H02P5/46
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 柏尚春

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交流變頻和余度傳動(dòng)領(lǐng)域的控制方法

二、背景技術(shù)

全電/多電飛機(jī)是下一代軍機(jī)和民機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，其重要特征是電力作動(dòng)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的液壓作動(dòng)系統(tǒng)，隨之帶來(lái)的是全機(jī)性能及飛機(jī)生存率的大幅度提高。同時(shí)由于電力作動(dòng)系統(tǒng)與飛機(jī)的操控性能密切相關(guān)，這要求其應(yīng)有容錯(cuò)運(yùn)行能力。余度技術(shù)是獲得高可靠性的有效方法之一，其在電動(dòng)車輛、艦船全電力推進(jìn)及航空航天等重要場(chǎng)合的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)正逐步得到顯現(xiàn)。

目前電機(jī)冗余技術(shù)的研究主要集中在多繞組余度電機(jī)系統(tǒng)方面。然而在多繞組余度電機(jī)系統(tǒng)中，由于單余度間無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)隔離和熱隔離，使得余度電機(jī)的設(shè)計(jì)成為一個(gè)難點(diǎn)，同時(shí)其控制技術(shù)也較為復(fù)雜。近年來(lái)，一種多機(jī)共軸結(jié)構(gòu)的余度電機(jī)系統(tǒng)逐漸引起了研究人員的重視。該類型余度系統(tǒng)在功率密度上略低于多繞組余度系統(tǒng)，但它可完全保證單余度電機(jī)間的熱隔離、磁場(chǎng)隔離和電氣隔離，其可靠性更高且控制較為簡(jiǎn)單。綜合已有文獻(xiàn)來(lái)看，國(guó)內(nèi)外對(duì)多機(jī)共軸余度系統(tǒng)的研究尚處于起步階段，其研究成果也主要體現(xiàn)在余度系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分析和穩(wěn)態(tài)特性的研究方面，如何在保證共軸余度電機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，切實(shí)提高其運(yùn)行效率，是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，已有的解決方案多集中在電機(jī)設(shè)計(jì)方面，而從控制技術(shù)角度出發(fā)的解決方案較少。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提出了一種雙電機(jī)冗余控制系統(tǒng)的角度補(bǔ)償方法，用以提高余度系統(tǒng)的運(yùn)行效率。該實(shí)現(xiàn)方案的特征在于利用一定的初始定位方法，測(cè)量出余度電機(jī)系統(tǒng)前后轉(zhuǎn)動(dòng)的角度γ₀與γ₁，并有γ＝γ₁-γ₀，再將γ記入余度系統(tǒng)的初始位置角，保證雙余度電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制中電流解耦關(guān)系成立，從而有效地提高余度電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率。此角度補(bǔ)償方法的具體步驟是：

①在雙余度電機(jī)系統(tǒng)的電機(jī)I中通入直流電流i_a1＝-2i_b1＝-2i_c1，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到電機(jī)I的A相軸線位置靜止，測(cè)得轉(zhuǎn)角γ₀；

②在雙余度電機(jī)系統(tǒng)的電機(jī)II中通入直流電流i_a2＝-2i_b2＝-2i_c2，使轉(zhuǎn)子再次旋轉(zhuǎn)到電機(jī)II的A相軸線位置靜止，得到轉(zhuǎn)角γ₁；

③求出雙余度電機(jī)系統(tǒng)前后兩次轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角差值：γ＝γ₁-γ₀，為得到準(zhǔn)確的γ值，重復(fù)步驟①與②，反復(fù)測(cè)量雙余度電機(jī)系統(tǒng)前后轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角γ₀與γ₁，取其γ的平均值；

④將步驟③的平均值γ記入雙余度電機(jī)系統(tǒng)的初始位置角，使得θ₂＝θ₁-γ，保證余度電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制中電流解耦關(guān)系成立，此時(shí)，雙余度系統(tǒng)中電機(jī)I和電機(jī)II均運(yùn)行在直軸電流為0(i_a1＝i_d2＝0)的磁場(chǎng)定向控制方式下，確保共軸余度電機(jī)系統(tǒng)輸出力矩最大，并有T_e1＝T_e2關(guān)系成立，上述式中θ₁為電機(jī)I的直軸(d₁軸)與其A相繞組軸線之間的夾角，θ₂為電機(jī)II的直軸(d₂軸)與其A相繞組軸線之間的夾角，T_e1為電機(jī)I的輸出轉(zhuǎn)矩，T_e2為電機(jī)II的輸出轉(zhuǎn)矩。

四、附圖說(shuō)明

圖1轉(zhuǎn)子磁鋼軸向不對(duì)稱平面示意圖。

圖2轉(zhuǎn)子磁鋼互錯(cuò)角度γ的三維示意圖。

圖3故障切換后余度電機(jī)II的交、直軸電流。

圖4雙電機(jī)冗余系統(tǒng)控制原理框圖。

圖5傳統(tǒng)控制算法下系統(tǒng)故障切換波形。

圖6新型角度補(bǔ)償控制算法下系統(tǒng)故障切換波形。

五、具體實(shí)施方式

5.1雙電機(jī)冗余控制系統(tǒng)不對(duì)稱現(xiàn)象的分析