[发明专利]集成绕组双机械端口电机的内外转子解耦控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种集成绕组双机械端口电机的内外转子解耦控制方法及系统，属于交流电机与驱动控制领域。本发明基于绕组变极理论的解耦供电技术，两套绕组通过采用灵活的电流分配系数m₁，m₂，n₁，n₂以辅助提高转矩输出或作为容错拓扑来运行；通过预测少极磁场将作用到外转子上的转矩，跳过外转子转速环，直接将补偿分量作用到外转子转矩上，从而实现了内转子转矩与外转子转速的解耦控制。本发明不仅实现了集成绕组双机械端口电机的灵活供电及内转子转矩与外转子转速解耦控制，而且所提出的解耦控制方法依赖于电机本身结构和参数特性，与负载大小无关，可以很好的适应于实际应用。

技术领域

本发明属于交流电机与驱动控制领域，更具体地，涉及一种集成绕组双机械端口电机的内外转子解耦控制方法及系统。

背景技术

全球变暖和能源危机大背景下，各国都加大了对新能源汽车的研究投入。受限于电池技术的发展，纯电动车相比传统燃油车行驶里程受限。混动汽车极大的提高了燃油经济性，改善了排放，因此受到极大关注。串并联混动汽车结合了串联式和并联式混动汽车的优点，将发动机和道路工况隔离，使得其工作在最佳效率区，最大程度减小了油耗。

串并联混动汽车动力总成结构复杂，需要一套行星轮和两台电机实现内燃机、电池和车轮的转矩转速解耦。因此专利文献CN109617349A中提出了集成绕组双机械端口电机，其利用磁场调制原理和绕组变极原理，简化了生产工艺，提高了转矩输出能力，以代替传统串并联混动汽车的行星轮和两台电机，避免了机械结构的摩擦、噪声和维护等问题。但是，集成绕组双机械端口电机需要控制上的配合才能实现绕组变极，即基于绕组变极原理实现集成绕组供电，从而产生两种不同极对数的磁场，分别作用到磁齿轮MGM和永磁同步电机PMSM分量，而现有的双机械端口驱动控制系统尚未基于绕组变极原理实现集成绕组供电。此外，虽然集成绕组双机械端口电机通过集成两个电机结构实现了成本降低和集成度的提高，但是也不可避免的带来了内转子转矩和外转子转速耦合的问题。

根据磁齿轮MGM部分符合行星轮传动关系

其中

P_ro＝P_ri+P_lp

T_rilp是内转子的MGM部分转矩，内转子只有这部分转矩；

T_lp是集成绕组激励少极磁场产生的转矩，仅作用于集成绕组BLDDPM 的磁齿轮MGM部分的两个机械端口：内转子和外转子；

T_rolp是外转子的MGM部分转矩；

P_ri，P_ro和P_lp分别对应于内转子、外转子和少极磁场极对数，可以看出，与行星齿轮结构的太阳轮、行星架和齿圈在机械上呈对偶关系。

注意到，外转子在集成绕组双机械端口电机中除了作为磁齿轮MGM 的一部分，也作为永磁同步电机PMSM的转子，永磁同步电机PMSM部分的转矩由多极磁场激励产生，调节其转速。

内转子仅有MGM部分转矩，由少极磁场激励产生，其电磁转矩

而外转子受到来自MGM和PMSM两部分的转矩，分别由少极磁场和多极磁场激励产生，其电磁转矩

其中ψ_dlp，ψ_qlp为少极磁场旋转坐标系磁链dq分量；

ψ_dmp，ψ_qmp为多极磁场旋转坐标系磁链dq分量；