[发明专利]一种用于双绕组电机的零转矩d轴交变磁场的控制方法

说明书

本发明公开一种用于双绕组电机的零转矩d轴交变磁场的控制方法，控制方法基于包括定子和转子的双绕组电机实现，定子上有定子铁芯和绕设于定子铁芯上的两套绕组。控制方法具体为：1)建立同步旋转的转子两相直角坐标系横坐标轴用d表示，纵坐标轴用q表示，d‑q坐标系中横坐标轴d轴与转子磁场方向相同，垂直于转子磁场方向为q轴。2)在双绕组电机处于0转矩、0转速状态时，通过控制一套绕组的三相绕组电流，使两套绕组在转子两相直角坐标系上等效的电流iq＝0，id正负交替变化，在另一套绕组中产生感应电动势，完成两套绕组的能量传递。本发明能够实现车辆在任何工况下，两套绕组都能进行能量交换。

技术领域

本发明涉及新能源车辆领域和电机控制领域，特别涉及一种用于双绕组电机的零转矩d轴交变磁场的控制方法。

背景技术

传统内燃机车辆的普及在给人们带来方便，舒适与快捷的现代生活的同时，也给现代社会带来了越来越多的问题比如能源危机和环境污染。为了解决这一系列的由传统内燃机车辆带来的社会问题，各国都在努力发展新型低排放或零排放的新能源车辆。单一的电源系统加普通电机的结构形式，已经不能满足现在新能源车辆越来越高的使用要求，而复合电源作为一种新型的电源系统则十分适合用在新能源车辆上。为了配合复合电源使用，研究者提出了多绕组电机的理念，经过实践验证双绕组电机更能适用于多工况需求，降低制造成本，提高系统性能。

双绕组电机上的两套绕组，可以有ABC绕组做正功、abc绕组做正功；ABC绕组做正功、abc绕组做负功；ABC绕组做负功、abc绕组做正功；ABC绕组做负功、abc绕组做负功上四种工作状态，但是目前，当双绕组电机处于0转矩、0转速状态时，两套绕组能够进行能量交换仍然是一个技术难题。

发明内容

现阶段，当双绕组电机处于转动状态或处于有转动趋势的状态时，可以实现两套绕组进行能量；但当双绕组电机处于0转矩、0转速状态时，两套绕组不能很好的进行能量交换。本发明解决的技术问题是在双绕组电机处于0转矩、0转速状态时，实现两套绕组之间进行能量交换。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于双绕组电机的零转矩d轴交变磁场的控制方法，本控制方法所用的装置为双绕组电机，包括定子和转子，定子包括定子铁芯和绕设于定子铁芯上的两套互相独立的绕组，两套绕组之间能够在该控制方法的控制下进行能量交换；所述的双绕组电机为外转子永磁电机、内转子永磁电机或交流感应电机中的一种；所述的两套绕组的匝数可以相同，也可以不同；所述的两套绕组在空间上可以呈任意电角度夹角布置，且均为三相绕组，三相绕组各相轴线在空间上互为120°电角度。所述的控制方法具体包括以下步骤：

第一步，建立直角坐标系

对于三相绕组电机，各组绕的磁轴线在空间各差120°电角度。以每相绕组的轴线作为一个坐标轴，便可以得到定子三相坐标系，即a-b-c三相坐标系，如图1所示。为了简化数学模型使模型降阶通常把三相电磁量变换成两相电磁量，即把定子三相坐标系中的电磁量变换到两相坐标系中进行运算，所以又定义了定子两相静止坐标系，即β-α坐标系。a-b-c三相坐标系的三个坐标轴分别用a、b、c表示，β-α两相坐标系的两个坐标轴分别用β、α表示，通常使α轴与a轴重合，如图2所示。

在矢量变换控制系统中还定义了一个同步旋转坐标系d-q坐标系，所述的d-q坐标系为一个转子两相直角坐标系，横坐标轴用d表示，纵坐标轴用q表示，如图3。与β-α坐标系不同的是d-q坐标系是旋转的，其旋转的角速度ω为定子旋转磁场的角速度，与β-α坐标系夹角为θ。旋转坐标系中横坐标轴d轴与转子磁场方向相同，垂直于转子磁场方向为q轴。

第二步，如图4，把定子的三相绕组电流iA、iB、iC经过Clake变换等效投影到定子两相静止坐标系的α、β轴上，得到iα、iβ；然后将iα、iβ经过Park变换等效投影到转子两相直角坐标系的d、q轴上，得到电流iq、id。