[发明专利]一种双转子永磁同步电机在变负载时的转速控制方法

说明书

本发明公开了一种双转子永磁同步电机在变负载时的转速控制方法。电机进入预启动状态；电流传感器检测电机定子绕组中的电流i_a，i_b，i_c；选取电机永磁体外转子作为优选控制对象，通过光电编码器采集永磁体外转子和永磁体内转子的位置信息，对比永磁体外转子和永磁体内转子的位置信号θ₁和θ₂，若θ₁≤θ₂，则将永磁体外转子的位置信息θ₁和转速信息n₁作为系统的反馈信号，若θ₁θ₂，则将永磁体内转子的位置信息θ₂和转速信息n₂作为系统的反馈信号；检测系统是否发出停机信号，若无停机信号，重复上述方案，若有停机信号，电机停转。为了解决现有双转子永磁同步电机在变负载的应用场合下，因双转子的负载转矩不平衡而导致的转速失步问题。

技术领域

本发明属于电机控制领域；具体涉及一种双转子永磁同步电机在变负载时的转速控制方法。

背景技术

双转子永磁同步电机的两个转子可以在同一轴上反向旋转，为被控装置提供动力。其反向旋转特性使得双转子永磁同步电机常与对转螺旋桨配合使用，两组桨叶在旋转时产生的可以相互抵消的涡流，减少系统的能量损失，提升推进效率。同时，双转子电机与对转螺旋桨的直接配合可以取代掉传统结构中的行星齿轮变速器，降低驱动系统的质量，节约空间，提升功率密度。此外，相比于传统的单转子永磁电机，双转子永磁电机的定子绕组产生主磁通全部被转子利用，漏磁较小，使得系统的损耗有所降低，电机的能量转换效率提升。因此，双转子永磁同步电机广泛地应用于为轮船、水下航行器、螺旋桨飞机等提供动力。

在实际的应用当中，当双转子永磁电机为水下航行器、轮船或飞机等提供动力时，其连接的对转螺旋桨必须在不同水况或风况下工作。当遇到水流或气流湍流时，对转螺旋桨上需要承担的负荷就会发生变化，使得双转子永磁同步电机中两个转子上的负载不同。此时，若不对电机中两个转子的转速进行控制，不对称的负载会使得电机中两个转子中转速的不同，造成双转子失步现象，进而导致水下航行器或螺旋桨飞机等出现侧翻螺旋等事故。因此，研究变负载时双转子永磁同步电机中转子转速的同步控制，对杜绝或有效减少水下航行器、轮船或螺旋桨飞机等在运行过程中的危害故障发生具有重要意义。

国内外学者针对双转子永磁同步电机中转子转速的同步控制方法进行了深入的研究。现有技术中通过行星齿轮和太阳轮齿数比的配合，实现了双转子转速和转矩的控制。然而，上述结构中太阳轮与行星轮之间的齿数比是保证双转子同速旋转的关键，需要设计并选择合理的齿数比。一旦设计完成后，齿数比将会固定，这使得双转子电机很难满足系统对变化负载的要求。因此，对于负载会随时发生变化的双转子永磁同步电机来说，机械同速器结构中的太阳轮与行星轮之间的齿数比设计困难。现有技术中通过采集两套转子绕组的转速信号，通过两路驱动器来产生驱动信号，进而分别控制两个转子的转速。但是该方法需要在定子上布置两套定子绕组和两套驱动器装置，这一方面增加了控制系统的成本和安装体积，另一方面使得定子绕组产生的磁场不能完全被两套转子利用，增加了系统漏抗，降低了系统效率。

发明内容

本发明提供了一种双转子永磁同步电机在变负载时的转速控制方法，是为了解决现有双转子永磁同步电机在变负载的应用场合下，因双转子的负载转矩不平衡而导致的转速失步问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种双转子永磁同步电机在变负载时的转速控制方法，所述转速控制方法包括以下步骤：

步骤1：电机进入预启动状态，输入电机所需的额定转速n^*和额定直轴电流i_d^*；