[发明专利]具有内部定子和外部定子的旋转机器的控制和驱动

说明书

本发明涉及一种用于旋转机器的连续运行的方法。该方法在具有内部定子和外部定子的旋转机器中执行。该方法包括针对整台旋转机器设置(S100)旋转机器参考运行值，获得(S110)内部定子和外部定子的运行参数，其中该运行参数包括内部定子和外部定子之间的磁交叉耦合，基于针对整台旋转机器的所设置的参考运行值和所获得的运行参数，确定(S120)内部定子的内部定子参考运行值和外部定子的外部定子参考运行值，以及基于内部定子的经确定的内部定子参考运行值和外部定子的经确定的外部定子参考运行值，驱动(S130)旋转机器，其中内部定子的经确定的内部定子参考运行值和外部定子的经确定的外部定子参考运行值不同。

技术领域

本发明涉及用于具有内部定子和外部定子的旋转机器连续运行的方法以及控制和驱动系统。

背景技术

对于风力发电机和电力推进/牵引机的主要挑战是提高功率和转矩密度，以节省空间和重量。如今使用的一般的电机具有单个转子和单个定子。转子可以被包封在单个外部定子内部并旋转，也可以被包封在单个内部定子外部并旋转，诸如轮毂电机。

双定子机器概念是基于具有两个(而不是一个)彼此放置的径向磁通定子心(一个外部心和一个内部心)的电机。由于在双气隙中产生的转矩，在这两个定子之间旋转转子，因此与标准的单气隙机器相比这显著提高了转矩和功率密度。双定子机器可以是同步或异步的，这意味着转子可能包括永磁体、棒，(多个)励磁绕组和/或磁各向异性(例如，某种磁阻转子)。在本文献中遇到的双定子机器的大多数是永磁体机器。

已经对于不同的应用研究了双定子概念，主要在汽车和风力发电产业。然而没有过多考虑这种机器的驱动系统和/或控制。图1和图2中示出了两种不同的配置。在图1中单个转换器驱动并控制双定子机器，其中两个定子串联连接。转换器接收双定子机器的参考功率或参考转矩，并且包括控制单元，该控制单元为双定子机器的电源单元创建参考电压。在图2中，两个单独的转换器分别驱动并控制外部定子和内部定子。通信链路从外部定子变换器通向内部定子变换器。外部定子变换器接收外部定子的参考功率或转矩，并且包括控制单元，该控制单元为外部定子的电源单元创建参考电压。内部转子变换器接收内部定子的参考功率或转矩，并且包括控制单元，该控制单元为内部定子的电源单元创建参考电压。

US 2004/0021437公开了一种用于电机、发电机和其他电机的自适应结构。

发明内容

本发明的目标是使得在控制具有外部和内部定子的电机时能够获得多个自由度。

根据第一方面，提出了一种用于旋转机器的连续运行的方法。该方法在具有外部和内部定子的旋转机器中执行。该方法包括针对整台旋转机器设置旋转机器参考运行值，获得内部定子和外部定子的运行参数，其中该运行参数包括内部定子与外部定子之间的磁交叉耦合，基于针对整台旋转机器的所设置的参考运行值和所获得的运行参数，确定内部定子的内部定子参考运行值以及外部定子的外部定子参考运行值，以及基于内部定子的经确定的内部定子参考运行值、以及外部定子的经确定的外部定子参考运行值，驱动旋转机器，其中内部定子的经确定的内部定子参考运行值和外部定子的经确定的外部定子参考运行值不同。

内部定子可以由与外部定子的电源单元分离的电源单元驱动。

旋转机器参考运行值、内部定子参考运行值、以及外部定子参考运行值可以用于以下各项中的一项：功率、转矩和速度。

内部定子和外部定子的运行参数还可以包括以下各项中的一项或多项：旋转位置、电感、磁链、磁耦合、电流分量、电流位置、电阻、损耗变化和温度依赖性。

运行参数可以通过测量和/或查找表而获得。

内部定子的内部定子参考运行值可以包括针对直流和针对正交电流的单独设置的值，并且外部定子的外部定子参考运行值可以包括针对直流和针对正交电流的单独设置的值。