用于控制同步双定子电机的方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制同步双定子电机的方法
本专利技术涉及用于控制同步双定子电机的方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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专利技术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。本专利技术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。还可以通过重新平衡两个电机之间的功率和/或转矩使得两个电机的转矩谐波的总和保持在预定值以下使两个电机电偏移来产生电偏移。还可以通过重新平衡两个电机之间的功率和/或转矩使得两个电机中的转矩谐波的幅度基本上相等使两个电机电偏移来产生电偏移。负载角可以根据同步双定子电机的不同特征值来计算。因此，可以在同步双定子电机的无机械偏移拓扑中根据同步双定子电机在同步双定子电机的整个操作范围内的不同特征值来预先计算新的同步双定子电机的负载角。无机械偏移的同步双定子电机的负载角的这些计算值然后可以用作偏移拓扑中的同步双定子电机的控制中的设定值。另一种可能性将是在无机械偏移拓扑中运行新的同步双定子电机的测试，以便在同步双定子电机的整个操作范围内确定无偏移的同步双定子电机的负载角值。本专利技术的出发点是在两个电机中的一个电机中的转子和定子之间设置有机械偏移的双定子电机。本专利技术向双定子电机中的两个电机中的至少一个电机中的机械偏移添加电偏移。电机中的电偏移可以通过使电机的磁通量偏移来实现。电机中的磁通量的电偏移可以至少部分地补偿电机的机械偏移导致的磁化损失。附图说明下面将参照附图借助于优选的实施方式来更详细地描述本专利技术，在附图中：图1示出了径向流同步双定子电机的截面，图2示出了轴向流同步双定子电机的截面，图3示出了同步双定子电机的控制系统，图4示出了转子的内表面上的永磁体和外表面上的永磁体偏移预定角度的情况，图5示出了定子之间没有偏移的同步双定子电机中的磁通量，图6示出了定子之间存在预定角度的同步双定子电机中的磁通量，图7示出了定子之间存在预定角度并且定子磁通被重新定位的同步双定子电机中的磁通量，图8示出了用于控制同步双定子电机的方法的流程图。具体实施方式图1示出了径向流同步双定子电机的截面。同步双定子电机500包括转子100、第一定子200和第二定子300。转子100支承在旋转轴10上，该旋转轴10由固定框架40中的轴承20、30支承。轴10的中心形成轴线X-X。转子100与轴10一起旋转。转子100可以具有杯形。转子100可以包括径向延伸的盘形的第一部分110以及在第一部分110的外周边处从第一部分110的侧表面沿轴向X-X延伸的圆柱形的第二部分120。转子100的第二部分120可以与轴线X-X同心。第一部分110可以在盘的中心包括开口O1。轴10可以穿过开口O1，使得转子100可以变成从开口O1的边缘附接至轴10。转子100的圆柱形的第二部分120可以在转子100的第一侧上设置有第一组永磁体150，并且在转子100的相反的第二侧上设置有第二组永磁体160。转子100的第一侧可以由圆柱体120的内表面形成，并且转子100的第二侧可以由圆柱体120的外表面形成。第一组永磁体150可以沿着圆柱体120的内表面的周边均等地分布。第二组永磁体150也可以沿着圆柱体120的外表面的周边均等地分布。圆柱形的固定的第一定子200可以位于转子100的第二部分120的内圆周内。第一定子200可以支承在框架40上。在转子100的第二部分120的内表面上的第一组永磁体150与第一定子200的外表面之间可以形成第一气隙G1。圆柱形的固定的第二定子300可以位于转子100的第二部分120的外圆周的外部。第二定子300可以支承在框架40上。在转子100的第二部分120的外表面上的第二组永磁体160与第二定子300的内表面之间可以形成第二气隙G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制由至少一个双定子单元形成的同步双定子电机(500)的方法，所述双定子单元包括：/n能够围绕轴线(X-X)旋转的转子(100)，所述转子(100)包括第一组磁极(150)和第二组磁极(160)，/n面向所述第一组磁极(150)的第一定子(200)，由此所述第一组磁极(150)与所述第一定子(200)形成所述双定子电机(500)内的第一电机(510)，所述第一电机(510)由第一频率转换器(250)控制，在所述第一定子(200)的磁通量(Ψsi)与所述第一组磁极(150)的磁通量(Ψri)之间形成第一负载角(δi)，/n面向所述第二组磁极(160)的第二定子(300)，由此所述第二组磁极(160)与所述第二定子(300)形成所述双定子电机(500)内的第二电机(520)，所述第二电机(520)由第二频率转换器(350)控制，在所述第二定子(300)的磁通量(Ψso)与所述第二组磁极(160)的磁通量(Ψro)之间形成第二负载角(δo)，由此/n所述第一定子(200)与所述第二定子(300)具有相等数目的槽，/n两个电机(510，520)中的一个包括所述转子(100)和定子(200，300)之间的具有预定角度(γ)的机械偏移，所述机械偏移使得所述同步双定子电机(500)与其中所述转子(100)和两个定子(200，300)对齐的无偏移拓扑相比以偏移拓扑进行操作，/n所述方法包括：/n使用相应的频率转换器(250，350)产生对至少机械偏移的电机(510，520)的控制的电偏移，以便至少部分地补偿所述机械偏移的电机(510，520)中的机械偏移。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制由至少一个双定子单元形成的同步双定子电机(500)的方法，所述双定子单元包括：
能够围绕轴线(X-X)旋转的转子(100)，所述转子(100)包括第一组磁极(150)和第二组磁极(160)，
面向所述第一组磁极(150)的第一定子(200)，由此所述第一组磁极(150)与所述第一定子(200)形成所述双定子电机(500)内的第一电机(510)，所述第一电机(510)由第一频率转换器(250)控制，在所述第一定子(200)的磁通量(Ψsi)与所述第一组磁极(150)的磁通量(Ψri)之间形成第一负载角(δi)，
面向所述第二组磁极(160)的第二定子(300)，由此所述第二组磁极(160)与所述第二定子(300)形成所述双定子电机(500)内的第二电机(520)，所述第二电机(520)由第二频率转换器(350)控制，在所述第二定子(300)的磁通量(Ψso)与所述第二组磁极(160)的磁通量(Ψro)之间形成第二负载角(δo)，由此
所述第一定子(200)与所述第二定子(300)具有相等数目的槽，
两个电机(510，520)中的一个包括所述转子(100)和定子(200，300)之间的具有预定角度(γ)的机械偏移，所述机械偏移使得所述同步双定子电机(500)与其中所述转子(100)和两个定子(200，300)对齐的无偏移拓扑相比以偏移拓扑进行操作，
所述方法包括：
使用相应的频率转换器(250，350)产生对至少机械偏移的电机(510，520)的控制的电偏移，以便至少部分地补偿所述机械偏移的电机(510，520)中的机械偏移。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使所述两个定子(200，300)相对于彼此机械上偏移所述预定角度(γ)来产生所述机械偏移。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使所述转子(100)上的所述第一组磁极(150)和所述第二组磁极(160)相对于彼此机械上偏移所述预定角度(γ)来产生所述机械偏移。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，通过使相应定子(200，300)的磁通量(Ψsi，Ψso)沿与所述机械偏移的方向相反的方向旋转来产生所述电偏移。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，通过使相应定子(200，300)的磁通量(Ψsi，Ψso)旋转回至其在所述无偏移拓扑中所具有的位置来产生所述电偏移。


6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，通过使所述偏移拓扑中的负载角(δi，δo)的值恢复到所述无偏移拓扑中的负载角(δi，δo)的值，使两个电机(510，520)电偏移。


7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，通过重新平衡两个电机(510，5...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦·胥奇，尤哈尼·曼特雷，雅伊尔·伊斯兰，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH