[發明專利]橫向磁通電機的各相獨立控制方法

有效

• 申請號: 201310263827.7
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103346722A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 汪偉;劉忠舉;方華松;張立春;呂長朋
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一二研究所
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明涉及橫向磁通電機的各相獨立控制方法。

背景技術

通常，橫向磁通電機被通用變頻器驅動，采用的控制方法為：三相正弦波控制，或者三相方波控制。

現有的三相正弦波控制方法，采用電角度互差120°的三相橫向磁通永磁電機。這種電機可以很好地利用現有的通用型逆變裝置，可以有效提高功率因數。

現有的三相方波控制方法，電機各相定子，或轉子在空間結構上應互差一個相位角。為降低驅動系統成本，選用技術成熟、成本低廉的三相方波變頻器(120°工作方式)供電，電機為三相結構，每相互差120°電角度。

但是，由于橫向磁通電機各相之間的電磁完全隔離，即相間無電磁耦合，而導致在電機制造完成后存在相間反電動勢的大小不相等和相位差不平衡的固有特性。而上述兩種控制方法，是基于“三相電機定轉子的三相繞組對稱，在空間互差120°電角度”的假設條件，對電機進行控制的，必然導致相間電流和電磁轉矩不平衡，并產生很大的轉矩脈動和振動。

發明內容

本發明的主要目的是針對現有技術存在的問題，提供一種橫向磁通電機的各相獨立控制方法，是一種高性能的橫向磁通電機調速控制方法，對電機各相進行獨立控制，使各相完全解耦，從而使電機每相電流相等、電磁轉矩平衡，并減小電機轉矩脈動和振動。

本發明的技術方案是：

一種橫向磁通電機的各相獨立控制方法，它是對H橋驅動系統驅動的橫向磁通電機進行完全解耦，在橫向磁通電機全速度范圍內實現各相獨立控制，達到各相之間轉矩和電流平衡。

在上述方案基礎上進一步的技術方案是：

按上述方案，所述各相獨立控制，其電流環輸入的電流分量值相同；所述電流環輸入的電流分量值分別是轉矩電流分量參考值和勵磁電流分量參考值。

按上述方案，所述各相獨立控制是各相獨立進行單相電流矢量坐標變換、電流環控制以及輸出控制。

按上述方案，所述單相電流矢量坐標變換是1s/2r變換。

按上述方案，所述1s/2r坐標變換是采用三角函數法，引入虛擬的靜止分量β’，在全速度范圍內實現1s/2r坐標變換。

結合本發明的技術方案、技術原理對本發明的技術效果說明如下：

由于橫向磁通電機的結構特點是電機整體由若干個小功率電機模塊組合而成，每個模塊包括一相或多相，每相只需一組集中式繞組，且各相之間實現了電磁的雙重解耦，因此，對各相進行獨立控制時，在全速范圍內實現了橫向磁通電機的各相轉矩和電流平衡。

本發明對每相的控制采用的是雙閉環控制策略。雙閉環的控制方式是：外環為轉速環，內環為電流環。雙閉環控制策略中，各相共用轉速外環，外環輸出作為各相相同的iq電流內環的輸入，即轉矩電流分量參考值iq^*。各相id電流內環的輸入，即勵磁電流分量參考值id^*也相同。但是，各相的矢量坐標變換和電流環、以及輸出控制，相互獨立。

電流環在采用旋轉坐標系下的dq軸電流分量進行PI調節，其中，d軸分量為勵磁電流，q軸分量為轉矩電流。在三相電機系統中，可通過電流矢量的旋轉坐標變換獲得dq軸電流。而在每相獨立的系統中，由于只有一相電量，故無法直接利用旋轉坐標變換。

本發明完成橫向磁通電機各相的dq解耦后，進行閉環矢量控制，在電機全速度范圍內，有效的控制了各相轉矩和電流的平衡。

由于橫向磁通電機各相繞組的電磁完全隔離，采用本發明的方法，解決了全速范圍內各相之間轉矩和電流不平衡的問題，顯著降低了轉矩脈動和振動噪聲。

附圖說明

圖1是本發明橫向磁通電機的各相獨立控制方法所涉及的電機各相獨立控制的供電系統拓撲圖。

圖2是本發明橫向磁通電機的各相獨立控制方法所涉及的各相獨立控制原理框圖。

圖3是本發明橫向磁通電機的各相獨立控制方法涉及的虛擬的靜止分量β’兩相靜止坐標系到兩相同步旋轉坐標系的變換示意圖。

圖4是本發明橫向磁通電機的各相獨立控制方法涉及的三角函數法坐標變換后的結果。

圖5是本發明橫向磁通電機的各相獨立控制方法涉及的各相獨立控制的電流波形示意圖。

具體實施方式

結合附圖和實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明如下：