[发明专利]五相电机同轴串联系统的轴偏补偿方法

说明书

五相电机同轴串联系统的轴偏补偿方法，涉及电机控制技术领域。本发明是为了解决五相电机的同轴串联驱动系统出现轴偏故障时，会导致输出效率下降以及两串联电机转矩产生偏差的问题。本发明所述的五相电机同轴串联系统的轴偏补偿方法，先对五相电机同轴串联系统进行轴偏角度检测，确定轴偏角大小；然后根据轴偏角对串联系统进行轴偏补偿，提升系统转矩输出效率，解决两电机转矩输出不均问题。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域。

背景技术

由于越来越多的大功率液压机械化设备开始电气化改造，所以大惯量执行机构的电气化驱动对电机驱动系统提出更多要求。大惯量执行机构的驱动方式多采用双机同轴串联驱动方式，以满足高转矩输出，降低大惯量动态影响，延长传动轴使用寿命等需求。但是，两同轴结构的传统三相电机缺乏故障容错的能力，无法满足在航空航天等领域的高功率密度和高可靠性需求。而多相永磁同步电机具有低转矩脉动、强容错能力和低压大功率等输出特性，更适用于高惯量传动机构的串联驱动，多相电机的同轴串联驱动对系统功率和可靠性提升具有重要意义。其中五相电机的同轴串联驱动系统不仅能输出更大的功率，容错及可靠性提升。单逆变器驱动对驱动体积和成本均具有不可替代的优势。不过，机械同轴的刚性连接是为了保证两电机位置的一致性，当装配有偏差以及连接轴老化等问题存在时，均会造成连接轴相位偏移，使两电机出现位置偏差。轴偏故障对系统转矩输出效率有重要影响，会造成两电机转矩输出不均，促使轴偏持续恶化。而严重的轴偏故障除了会导致效率下降外，还会使两电机产生相反扭矩，降低连接轴使用寿命，进而影响连接轴的可靠性，对系统运行造成安全隐患。综上所述，系统输出效率下降和两串联电机的转矩偏差是轴偏故障急需解决的问题。

发明内容

本发明是为了解决五相电机的同轴串联驱动系统出现轴偏故障时，会导致输出效率下降以及两串联电机转矩产生偏差的问题，现提供五相电机同轴串联系统的轴偏补偿控制方法。

五相电机同轴串联系统的轴偏补偿方法，包括以下步骤：

步骤一：采用五相-两相静止变换阵将五相电机同轴串联系统在自然坐标系下的五相电流Ι_s变换为静止坐标系下的α和β轴电流；

步骤二：利用磁链观测器对五相电机同轴串联系统进行观测，获得基波下α和β轴的定子绕组磁链观测值；

步骤三：通过下式计算五相电机同轴串联系统α和β轴的永磁磁链估计值：

其中，和分别为两个五相电机基波下α轴的永磁磁链估计值，和分别为两个五相电机基波下β轴的永磁磁链估计值，和分别为两个五相电机基波下α轴的定子绕组磁链观测值，和分别为两个五相电机基波下β轴的定子绕组磁链观测值，i_α和i_β分别为静止坐标系下的α和β轴电流，L_α1和L_α2分别为两个五相电机基波下α轴的电感，L_β1和L_β2分别为两个五相电机基波下β轴的电感；

步骤四：采用归一化锁相环估算五相电机同轴串联系统磁链的估计位置角

步骤五：根据五相电机同轴串联系统磁链的估计位置角和一个五相电机的实际位置角θ计算轴偏角的估计值

步骤六：调整五相电流Ι_s使得五相电机同轴串联系统磁链的位置角θ_sys符合下式：

使得五相电机同轴串联系统输出转矩最大，完成轴偏补偿。

进一步的，上述步骤一中根据下式获得静止坐标系下的α和β轴电流：