[发明专利]一种双绕组永磁电机发电系统及其控制方法

权利要求书

1.一种双绕组永磁电机的控制方法，其特征在于基于双绕组永磁电机发电系统，所述双绕组永磁电机发电系统，包括：双绕组永磁电机，所述双绕组永磁电机定子绕组采用星型连接方式，具有两个独立的中性点，且所述中性点相互解耦；电气负载吸收永磁电机输出的电能；二合一变换器，二合一变换器的交流侧分别和双绕组永磁电机的两套绕组输出端相连，二合一变换器直流侧正极连接至电气负载的正极，二合一变换器直流侧负极连接至电气负载的负极；上位机，通过CAN总线将母线电压指令值发送给二合一变换器，同时通过CAN总线接收二合一变换器生成的电机状态信息；

该控制方法包括如下步骤：

步骤1）发电过程中，二合一变换器通过CAN总线接收来自上位机的母线电压指令，根据反馈的母线电压，得到母线电压指令和反馈值的差值，该差值经过电压环PI调节器得到一套绕组的转矩电流指令值，另一套绕组的转矩电流指令值同样由母线电压指令和反馈值的差值经过电压环PI调节器得到；再将得到的转矩电流指令值相加，并乘以系数k，得到两套绕组的实际转矩电流指令值；最后通过电流闭环控制，使得两套绕组中的电流测量值跟随电流指令值，实现两套绕组输出相同的功率；

步骤2）当检测到一套绕组或者其对应的主功率电路出现故障时，过流故障或IGBT过温故障，相应电压环PI调节器的输出为零，即该套绕组的转矩电流指令值为零，并封锁PWM输出；对于正常的另一套绕组，电压环PI调节器仍正常进行计算，其输出即为实际的转矩电流指令值；

步骤3）当绕组或者对应主功率电路的故障清除后，分两个阶段将故障绕组重新投入发电系统：阶段一，当母线电压指令小于最终值的95%时，两套绕组均进行电压环PI调节器的计算，将正常绕组电压环PI调节器的输出乘以系数k，得到两套绕组的实际转矩电流指令值；阶段二，当母线电压指令大于最终值的95%时，将两套绕组电压环PI调节器的输出值相加，并乘以系数k，得到两套绕组的实际转矩电流指令值。

2.根据权利要求1所述的双绕组永磁电机的控制方法，其特征在于所述步骤1）与步骤3）中的系数k的取值范围设定为（0.2，1.2）。

3.根据权利要求1-2任一项所述的双绕组永磁电机的控制方法，其特征在于，所述双绕组永磁电机发电系统还包括，

旋转变压器，用于反馈电机转子位置信号；

电流传感器，用于实时检测两套绕组中的电流；

电压传感器，用于实时检测电气负载两端电压；

热敏电阻，用于实时检测电机电枢绕组温度。

4.根据权利要求1-2任一项所述的双绕组永磁电机的控制方法，其特征在于，所述二合一变换器包括：两套三相桥臂、两直流滤波电容、两套采样调理电路、两套解码电路、两套驱动放大隔离电路以及数字信号处理单元，每套采样调理电路、解码电路分别与所述数字信号处理单元通信连接，数字信号处理单元分别通过一套驱动放大隔离电路与相应的三相桥臂通信连接，每个三相桥臂与一个对应的直流滤波电容并联；数字信号处理单元根据检测到的电流信号、母线电压信号、电机转子位置角以及上位机发送的母线电压指令进行矢量控制运算，并将计算出的PWM信号通过驱动放大隔离电路输出至三相桥臂，控制开关管动作，使永磁电机按照控制指令运行。

5.根据权利要求4所述的双绕组永磁电机的控制方法，其特征在于，所述三相桥臂由六个带反并联二极管的开关管两两并联而成。

6.根据权利要求4所述的双绕组永磁电机的控制方法，其特征在于，旋转变压器输出电机转子位置信息，通过解码电路计算得到永磁电机转子位置角，并将转子位置角发送给数字信号处理单元；将检测到的电流信号、电压信号以及温度信号通过采样调理电路发送至数字信号处理单元，数字信号处理单元采用DSP加FPGA的架构，DSP中实现矢量控制算法，电机温度采样，故障保护以及和上位机通信，FPGA中实现电机绕组电流采样，母线电压采样，电机位置信号读取以及PWM波形的输出。