[发明专利]混合转子双定子同步电机最大转矩电流比控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种混合转子双定子同步电机最大转矩电流比控制系统及方法。本发明通过推导电机的最大转矩电流比的磁阻dq坐标系d轴电流模型，分配电流，设计了基于最大转矩电流比的双定子同步电机矢量控制系统即方法。实现了对双定子串联结构的混合转子同步电机的最大转矩电流比控制，采用定子绕组串联结构也简化了系统的复杂程度，降低了硬件成本，为双定子电机控制领域提供了经验。

技术领域：

本发明属于双定子低速大转矩电机矢量控制领域，具体涉及一种双定子串联结构的混合转子同步电机控制系统及最大转矩电流比控制方法。

背景技术：

低速大转矩永磁电机传动系统广泛应用于电梯、数控机床、舰船推进、矿山、石油机械和武器装备的瞄准跟随系统等领域，是典型的高耗能机电一体化设备，耗电量约占工业总耗电量的10％，该种传动系统通常采用电机与减速机组合的结构，机械变速装置不仅增加了传动系统的总体能耗和运行噪声，而且降低了传动系统的运行平稳性和可靠性。低速大转矩永磁电机直驱系统取代了传统含有减速齿轮箱系统，具有体积小、噪音低、效率高、维护成本低等优点，因此针对低速大转矩永磁电机直驱系统，研究简单且高性能的控制算法用以提升传动系统的运行平稳性和可靠性具有十分重要的理论与实用价值。

最大转矩电流比控制是最优控制策略中的一种，最优控制是指在给定的约束条件下，找到一个控制方式，使要求的系统性能指标达到极值。逆变器是电机调速系统的重要组成部分，电机的转矩、转速和功率等输出特性自然会受到逆变器容量的限制。电机结构确定后，电磁转矩的大小将取决于定子电流的dq轴分量。在逆变器极限容量的限制下，为使电机的输出特性满足某些运行状态的要求，可以按照一定的约束对定子电流进行优化，这就是定子电流的优化控制问题。对于低速大转矩电机而言，在电机额定功率之下，最大转矩电流比控制是最优的控制策略。此时输出一定的转矩，电机定子电流幅值最小，损耗最小，效率较高。

传统的凸极永磁同步电机最大转矩电流比控制策略可以实时控制电机定子电流，使得电机输出一定的转矩时，电机的定子电流幅值最小，但是传统最大转矩电流比控制策略是根据凸极永磁同步电机数学模型推导的，无法应用到双定子串联结构的混合转子同步电机控制系统中。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种双定子串联结构的混合转子同步电机控制系统及最大转矩电流比控制方法，其目的是解决内外电机电磁转矩存在耦合且传统的凸极永磁同步电机最大转矩电流比控制策略无法适用于定子绕组串联结构的混合转子双定子同步电机的问题。

技术方案：

一种混合转子双定子同步电机最大转矩电流比控制方法，

该控制系统的步骤为：

1)参考转速发生器输出的电机参考转速n*与位置与速度传感器的转速信号n作差，其差值信号通过转速PI控制器转化为转矩电流参考值i_q2^*，转矩电流参考值i_q2^*经过磁阻dq坐标系d轴最大转矩电流比控制器的磁阻dq坐标系d轴电流模型得到磁阻dq坐标系d轴电流参考值i_d2^*；

磁阻dq坐标系d轴最大转矩电流比控制器的磁阻dq坐标系d轴电流模型为：