[發明專利]混合轉子雙定子同步電機最大轉矩電流比控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110373110.2
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113131816B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 金石;金無痕;徐振耀;劉光偉;李嘉曦;王帥帥
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/22;H02P21/18;H02P21/20;H02P25/022;H02P27/08
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;王聰耀

本發明涉及一種混合轉子雙定子同步電機最大轉矩電流比控制系統及方法。本發明通過推導電機的最大轉矩電流比的磁阻dq坐標系d軸電流模型，分配電流，設計了基于最大轉矩電流比的雙定子同步電機矢量控制系統即方法。實現了對雙定子串聯結構的混合轉子同步電機的最大轉矩電流比控制，采用定子繞組串聯結構也簡化了系統的復雜程度，降低了硬件成本，為雙定子電機控制領域提供了經驗。

技術領域：

本發明屬于雙定子低速大轉矩電機矢量控制領域，具體涉及一種雙定子串聯結構的混合轉子同步電機控制系統及最大轉矩電流比控制方法。

背景技術：

低速大轉矩永磁電機傳動系統廣泛應用于電梯、數控機床、艦船推進、礦山、石油機械和武器裝備的瞄準跟隨系統等領域，是典型的高耗能機電一體化設備，耗電量約占工業總耗電量的10％，該種傳動系統通常采用電機與減速機組合的結構，機械變速裝置不僅增加了傳動系統的總體能耗和運行噪聲，而且降低了傳動系統的運行平穩性和可靠性。低速大轉矩永磁電機直驅系統取代了傳統含有減速齒輪箱系統，具有體積小、噪音低、效率高、維護成本低等優點，因此針對低速大轉矩永磁電機直驅系統，研究簡單且高性能的控制算法用以提升傳動系統的運行平穩性和可靠性具有十分重要的理論與實用價值。

最大轉矩電流比控制是最優控制策略中的一種，最優控制是指在給定的約束條件下，找到一個控制方式，使要求的系統性能指標達到極值。逆變器是電機調速系統的重要組成部分，電機的轉矩、轉速和功率等輸出特性自然會受到逆變器容量的限制。電機結構確定后，電磁轉矩的大小將取決于定子電流的dq軸分量。在逆變器極限容量的限制下，為使電機的輸出特性滿足某些運行狀態的要求，可以按照一定的約束對定子電流進行優化，這就是定子電流的優化控制問題。對于低速大轉矩電機而言，在電機額定功率之下，最大轉矩電流比控制是最優的控制策略。此時輸出一定的轉矩，電機定子電流幅值最小，損耗最小，效率較高。

傳統的凸極永磁同步電機最大轉矩電流比控制策略可以實時控制電機定子電流，使得電機輸出一定的轉矩時，電機的定子電流幅值最小，但是傳統最大轉矩電流比控制策略是根據凸極永磁同步電機數學模型推導的，無法應用到雙定子串聯結構的混合轉子同步電機控制系統中。

發明內容

發明目的：

本發明提供一種雙定子串聯結構的混合轉子同步電機控制系統及最大轉矩電流比控制方法，其目的是解決內外電機電磁轉矩存在耦合且傳統的凸極永磁同步電機最大轉矩電流比控制策略無法適用于定子繞組串聯結構的混合轉子雙定子同步電機的問題。

技術方案：

一種混合轉子雙定子同步電機最大轉矩電流比控制方法，

該控制系統的步驟為：

1)參考轉速發生器輸出的電機參考轉速n*與位置與速度傳感器的轉速信號n作差，其差值信號通過轉速PI控制器轉化為轉矩電流參考值i_q2^*，轉矩電流參考值i_q2^*經過磁阻dq坐標系d軸最大轉矩電流比控制器的磁阻dq坐標系d軸電流模型得到磁阻dq坐標系d軸電流參考值i_d2^*；

磁阻dq坐標系d軸最大轉矩電流比控制器的磁阻dq坐標系d軸電流模型為：