[发明专利]用于控制同步双定子电机的方法

说明书

一种用于控制同步双定子电机的方法。第一定子(200)与公共转子(100)上的第一组磁极(150)形成第一电机(510)。第二定子(300)与转子(100)上的第二组磁极(160)形成第二电机(520)。第一电机和第二电机机械上偏移预定角度(γ)。使用相应的频率转换器对至少机械偏移的电机的控制产生电偏移，以便至少部分地补偿机械偏移的电机中的机械偏移。

技术领域

本发明涉及用于控制同步双定子电机的方法。

背景技术

同步双定子电机可以由至少一个双定子单元形成，该双定子单元包括转子以及连接至转子的两个定子。转子可以包括设置有第一组磁极的第一侧以及设置有第二组磁极的相反的第二侧。第一定子可以面向转子的第一侧定位。第二定子可以面向转子的第二侧定位。第一定子可以连接至由第一控制器控制的第一频率转换器。第二定子可以连接至由第二控制器控制的第二频率转换器。因此，每个定子可以被单独控制。转子和第一定子可以形成第一电机，以及转子和第二定子可以形成第二电机。

电机的齿槽转矩是由于转子的永磁体和电机的定子槽之间的相互作用而产生的转矩。齿槽转矩也被称为定位或“无电流”转矩。齿槽转矩取决于位置并且其每转的周期取决于磁极的数目以及定子上的齿的数目。齿槽转矩对于电机的操作来说是不期望的分量。齿槽转矩在较低的速度时尤为突出，具有抖动的症状。齿槽转矩导致转矩波动和速度波动。存在消除齿槽转矩的现有技术解决方案。一个解决方案是在同步双定子电机中使第一定子和第二定子相对于彼此机械上偏移预定角度。在第一定子和第二定子具有相等数目的槽的情况下，第一定子和第二定子之间的偏移可以是半槽距。在这样的情况下，由于第一定子和第二定子之间的半槽距的偏移，第一电机的齿槽转矩和第二电机的齿槽转矩将处于相反的相位。因此可以减小同步双定子电机的齿槽转矩。该偏移的副作用是也减小了同步双定子电机的功率和/或转矩。

在同步发电机中，定子磁场滞后于转子磁场，而在同步电动机中，转子磁场滞后于定子磁场。这种以角度表示的滞后被称为负载角。术语“负载角”在本申请中用于电机即同步电动机和同步发电机中的转子磁通和定子磁通之间的角度。

发明内容

本发明的目的是实现用于控制同步双定子电机的改进的方法。

在独立权利要求中定义了根据本发明的用于控制同步双定子电机的方法。

第一电机相对于第二电机的机械偏移将减小齿槽转矩，这是所期望的特征。然而，机械偏移的副作用是，由于同步双定子电机中的磁化的损失，也减小了同步双定子电机的功率和/或转矩。

当我们向同步双定子电机加载时，齿槽转矩将会改变。从转子到定子或从定子到转子的磁通量将增加，并且磁通量也将根据负载而弯曲。在同步电动机中，磁通量将朝向转子的旋转方向弯曲，而在同步发电机中，磁通量将逆着转子的旋转方向弯曲。齿槽转矩的幅度也将由于同步双定子电机的负载而改变，因此较大的负载导致齿槽转矩的较大幅度。同步双定子电机的转矩的波形在加载情况下也将更加失真。

由于两个电机之间的预定角度的机械偏移，同样在加载情况下齿槽转矩仍将至少部分地被抵消。加载情况下的问题是，由于两个电机之间的具有预定角度的机械偏移，同步双定子电机的性能降低(减小的功率和/或减小的转矩)。在第一电机和第二电机由于磁化损失而直接串联的情况下，第一电机和第二电机之间的具有预定角度的机械偏移将导致性能的显著降低。

本发明提供了机械偏移的同步双定子电机中的这种磁化损失的解决方法。解决方法是使用相应的频率转换器产生对至少机械偏移的电机的控制的电偏移，以便至少部分地补偿机械偏移的电机中的机械偏移。

可以通过使相应定子的磁通量沿与机械偏移的方向相反的方向旋转来产生电偏移。

还可以通过使相应定子的磁通量旋转回至其在无偏移拓扑中所具有的位置来产生电偏移。

还可以通过使两个电机电偏移使得在偏移拓扑中恢复无偏移拓扑中的相应负载角的值来产生电偏移。