[发明专利]双电机冗余控制系统的角度补偿方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及交流变频和余度传动领域的控制方法

二、背景技术

全电/多电飞机是下一代军机和民机的发展趋势，其重要特征是电力作动系统取代传统的液压作动系统，随之带来的是全机性能及飞机生存率的大幅度提高。同时由于电力作动系统与飞机的操控性能密切相关，这要求其应有容错运行能力。余度技术是获得高可靠性的有效方法之一，其在电动车辆、舰船全电力推进及航空航天等重要场合的应用优势正逐步得到显现。

目前电机冗余技术的研究主要集中在多绕组余度电机系统方面。然而在多绕组余度电机系统中，由于单余度间无法完全实现磁场隔离和热隔离，使得余度电机的设计成为一个难点，同时其控制技术也较为复杂。近年来，一种多机共轴结构的余度电机系统逐渐引起了研究人员的重视。该类型余度系统在功率密度上略低于多绕组余度系统，但它可完全保证单余度电机间的热隔离、磁场隔离和电气隔离，其可靠性更高且控制较为简单。综合已有文献来看，国内外对多机共轴余度系统的研究尚处于起步阶段，其研究成果也主要体现在余度系统数学模型的分析和稳态特性的研究方面，如何在保证共轴余度电机系统稳定运行的同时，切实提高其运行效率，是目前研究的一个热点，已有的解决方案多集中在电机设计方面，而从控制技术角度出发的解决方案较少。

三、发明内容

本发明的目的旨在提出了一种双电机冗余控制系统的角度补偿方法，用以提高余度系统的运行效率。该实现方案的特征在于利用一定的初始定位方法，测量出余度电机系统前后转动的角度γ₀与γ₁，并有γ＝γ₁-γ₀，再将γ记入余度系统的初始位置角，保证双余度电机系统转矩控制中电流解耦关系成立，从而有效地提高余度电机系统运行效率。此角度补偿方法的具体步骤是：

①在双余度电机系统的电机I中通入直流电流i_a1＝-2i_b1＝-2i_c1，使转子旋转到电机I的A相轴线位置静止，测得转角γ₀；

②在双余度电机系统的电机II中通入直流电流i_a2＝-2i_b2＝-2i_c2，使转子再次旋转到电机II的A相轴线位置静止，得到转角γ₁；

③求出双余度电机系统前后两次转动的转角差值：γ＝γ₁-γ₀，为得到准确的γ值，重复步骤①与②，反复测量双余度电机系统前后转动的转角γ₀与γ₁，取其γ的平均值；

④将步骤③的平均值γ记入双余度电机系统的初始位置角，使得θ₂＝θ₁-γ，保证余度电机系统转矩控制中电流解耦关系成立，此时，双余度系统中电机I和电机II均运行在直轴电流为0(i_a1＝i_d2＝0)的磁场定向控制方式下，确保共轴余度电机系统输出力矩最大，并有T_e1＝T_e2关系成立，上述式中θ₁为电机I的直轴(d₁轴)与其A相绕组轴线之间的夹角，θ₂为电机II的直轴(d₂轴)与其A相绕组轴线之间的夹角，T_e1为电机I的输出转矩，T_e2为电机II的输出转矩。

四、附图说明

图1转子磁钢轴向不对称平面示意图。

图2转子磁钢互错角度γ的三维示意图。

图3故障切换后余度电机II的交、直轴电流。

图4双电机冗余系统控制原理框图。

图5传统控制算法下系统故障切换波形。

图6新型角度补偿控制算法下系统故障切换波形。

五、具体实施方式

5.1双电机冗余控制系统不对称现象的分析