[发明专利]一种多绕组永磁电机储能装置及其变流器控制方法

权利要求书

1.一种多绕组永磁电机储能装置，其特征在于：包括多绕组永磁同步发电机(1)，所述多绕组永磁同步发电机(1)包括转子和套设在转子外的定子绕组，且所述定子绕组由N组三相永磁电机的定子绕组重复构成，且每一组三相永磁电机定子绕组的输出端依次连接有AC/DC变流器(2)以及DC/DC变流器(3)，所述AC/DC变流器(2)的交流侧与对应的三相永磁电机定子绕组的输出端相连、直流侧通过电容与DC/DC变流器(3)相连，所述多绕组永磁同步发电机(1)的所有DC/DC变流器(3)的输出端串联连接，在储能状态下多绕组永磁同步发电机(1)用作电动机从牵引电网吸收能量、将电能转化为机械能；在释能状态下多绕组永磁同步发电机(1)用作发电机向牵引电网馈送能量、将机械能转化为电能。

2.根据权利要求1所述的多绕组永磁电机储能装置，其特征在于：所述DC/DC变流器(3)的输出端还并联布置有旁路保护电路(4)。

3.一种权利要求1或2所述的多绕组永磁电机储能装置的变流器控制方法，其特征在于，包括对AC/DC变流器(2)进行控制的步骤，且详细步骤包括：

1)检测多绕组永磁同步发电机(1)的电机转速ω_e(k)与定子电流i_aj(k)、i_bj(k)；

2)根据指令功率P^ref(k)和电机转速ω_e(k)计算q轴指令电流根据k时刻的d、q轴指令电流通过拉格朗日变换计算k+2时刻的d、q轴指令电流

3)根据k时刻的d、q轴响应电流i_dj(k)、i_qj(k)，d、q轴响应电压u_dj(k)、u_qj(k)与电机转速ω_e(k)，预测k+1时刻的d、q轴响应电流i_dj(k+1)、i_qj(k+1)；

4)根据k+2时刻的d、q轴指令电流k+1时刻的d、q轴响应电流i_dj(k+1)、i_qj(k+1)，计算k+1时的d、q轴电压u_dj(k+1)、u_qj(k+1)；

5)将k+1时的d、q轴电压u_dj(k+1)、u_qj(k+1)通过坐标变换获得α、β轴电压u_αj(k+1)、u_βj(k+1)；将α、β轴电压u_αj(k+1)、u_βj(k+1)分别输入SVPWM调制模块中获取调制信号λ；将获取的六组调制信号λ分别用来控制各组AC/DC变流器(2)。

4.根据权利要求3所述的多绕组永磁电机储能装置，其特征在于，步骤2)中计算q轴指令电流的数学表达式如下：

上式中，为q轴指令电流，P^ref(k)为功率指令值，n_p为电机的极对数，ψ_ro为转子永磁体磁链值，ω_e(k)为电机转速，N为多绕组永磁同步发电机(1)的定子绕组包含三相永磁电机定子绕组的组数。

5.根据权利要求3所述的多绕组永磁电机储能装置，其特征在于，步骤3)中预测k+1时刻的d、q轴响应电流i_dj(k+1)、i_qj(k+1)的数学表达式如下：

上式中，i_dj(k+1)、i_qj(k+1)分别为k+1时刻的d、q轴响应电流，i_dj(k)、i_qj(k)分别为k时刻的d、q轴响应电流，u_dj(k)、u_qj(k)分别为k时刻的d、q轴电压，ω_e(k)为电机转速，R_o为电机电阻，ψ_ro为转子永磁体磁链值，L_do、L_qo为电机d、q轴电感，T_s为采样周期。