[發明專利]一種雙轉子永磁同步電機在變負載時的轉速控制方法

在審

• 申請號: 202011608411.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112751515A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 趙金曉;潘峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱宇龍自動化有限公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P6/17
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開了一種雙轉子永磁同步電機在變負載時的轉速控制方法。電機進入預啟動狀態；電流傳感器檢測電機定子繞組中的電流i_a，i_b，i_c；選取電機永磁體外轉子作為優選控制對象，通過光電編碼器采集永磁體外轉子和永磁體內轉子的位置信息，對比永磁體外轉子和永磁體內轉子的位置信號θ₁和θ₂，若θ₁≤θ₂，則將永磁體外轉子的位置信息θ₁和轉速信息n₁作為系統的反饋信號，若θ₁θ₂，則將永磁體內轉子的位置信息θ₂和轉速信息n₂作為系統的反饋信號；檢測系統是否發出停機信號，若無停機信號，重復上述方案，若有停機信號，電機停轉。為了解決現有雙轉子永磁同步電機在變負載的應用場合下，因雙轉子的負載轉矩不平衡而導致的轉速失步問題。

技術領域

本發明屬于電機控制領域；具體涉及一種雙轉子永磁同步電機在變負載時的轉速控制方法。

背景技術

雙轉子永磁同步電機的兩個轉子可以在同一軸上反向旋轉，為被控裝置提供動力。其反向旋轉特性使得雙轉子永磁同步電機常與對轉螺旋槳配合使用，兩組槳葉在旋轉時產生的可以相互抵消的渦流，減少系統的能量損失，提升推進效率。同時，雙轉子電機與對轉螺旋槳的直接配合可以取代掉傳統結構中的行星齒輪變速器，降低驅動系統的質量，節約空間，提升功率密度。此外，相比于傳統的單轉子永磁電機，雙轉子永磁電機的定子繞組產生主磁通全部被轉子利用，漏磁較小，使得系統的損耗有所降低，電機的能量轉換效率提升。因此，雙轉子永磁同步電機廣泛地應用于為輪船、水下航行器、螺旋槳飛機等提供動力。

在實際的應用當中，當雙轉子永磁電機為水下航行器、輪船或飛機等提供動力時，其連接的對轉螺旋槳必須在不同水況或風況下工作。當遇到水流或氣流湍流時，對轉螺旋槳上需要承擔的負荷就會發生變化，使得雙轉子永磁同步電機中兩個轉子上的負載不同。此時，若不對電機中兩個轉子的轉速進行控制，不對稱的負載會使得電機中兩個轉子中轉速的不同，造成雙轉子失步現象，進而導致水下航行器或螺旋槳飛機等出現側翻螺旋等事故。因此，研究變負載時雙轉子永磁同步電機中轉子轉速的同步控制，對杜絕或有效減少水下航行器、輪船或螺旋槳飛機等在運行過程中的危害故障發生具有重要意義。

國內外學者針對雙轉子永磁同步電機中轉子轉速的同步控制方法進行了深入的研究?，F有技術中通過行星齒輪和太陽輪齒數比的配合，實現了雙轉子轉速和轉矩的控制。然而，上述結構中太陽輪與行星輪之間的齒數比是保證雙轉子同速旋轉的關鍵，需要設計并選擇合理的齒數比。一旦設計完成后，齒數比將會固定，這使得雙轉子電機很難滿足系統對變化負載的要求。因此，對于負載會隨時發生變化的雙轉子永磁同步電機來說，機械同速器結構中的太陽輪與行星輪之間的齒數比設計困難?，F有技術中通過采集兩套轉子繞組的轉速信號，通過兩路驅動器來產生驅動信號，進而分別控制兩個轉子的轉速。但是該方法需要在定子上布置兩套定子繞組和兩套驅動器裝置，這一方面增加了控制系統的成本和安裝體積，另一方面使得定子繞組產生的磁場不能完全被兩套轉子利用，增加了系統漏抗，降低了系統效率。

發明內容

本發明提供了一種雙轉子永磁同步電機在變負載時的轉速控制方法，是為了解決現有雙轉子永磁同步電機在變負載的應用場合下，因雙轉子的負載轉矩不平衡而導致的轉速失步問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種雙轉子永磁同步電機在變負載時的轉速控制方法，所述轉速控制方法包括以下步驟：

步驟1：電機進入預啟動狀態，輸入電機所需的額定轉速n^*和額定直軸電流i_d^*；