具有内部定子和外部定子的旋转机器的控制和驱动制造技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有内部定子和外部定子的旋转机器的控制和驱动
本专利技术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。
技术介绍
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。US2004/0021437公开了一种用于电机、发电机和其他电机的自适应结构。
技术实现思路
本专利技术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。根据第二方面，提出了一种用于具有内部定子和外部定子的旋转机器的控制和驱动系统。该控制和驱动系统包括用于旋转机器的控制器设备，该控制器设备被配置为针对整台旋转机器设置旋转机器参考运行值，以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，并基于针对整台旋转机器的所设置的旋转机器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，以及被布置为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来驱动旋转机器的电源设备，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。电源设备可以包括用于内部定子的第一电源单元、以及单独的用于外部定子的第二电源单元，其中内部定子与外部定子分离地被驱动。控制器设备可以包括用于内部定子的第一控制单元、以及单独的用于外部定子的第二控制单元，其中内部定子与外部定子分离地被驱动。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。根据第三方面，提出了一种用于具有内部定子和外部定子的旋转机器的连续运行的计算机程序。该计算机程序包括计算机程序代码，当该代码在控制器上运行时，使得控制器针对整台旋转机器的设置旋转机器参考运行值，获得旋转机器的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，基于为整台旋转机器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的电源设备，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。还提出了包括计算机程序、以及存储计算机程序的计算机可读存储装置的计算机程序产品。通常，除非本文另外明确定义，否则权利要求中所使用的所有术语应该根据其在
的常见含义解释。除非另外明确说明，所有对“一/一个/该元件、装置、部件、方法、步骤等”的引用应该被公开解释为元件、装置、部件、方法、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤都不需要按所公开的准确的顺序执行。附图说明现在通过示例参考附图来描述本专利技术，其中：图1示意性地示出了具有串联连接的定子绕组的双定子机器驱动系统；图2示意性地示出了具有分离的定子控制配置的双定子机器驱动系统；图3示意性地示出了用于表面安装的永磁转子类型的具有串联磁通概念的双定子机器拓扑；图4示意性地示出了用于表面安装的永磁转子类型的具有并联磁通概念的双定子机器拓扑；图5示意性地示出了涉及具有主/从类型控制的独立电源单元的双定子驱动配置；图6示意性地示出了涉及具有通用的控制器的独立电源单元的双定子驱动配置；图7示意性地示出了具有主/从控制的转矩/功率分配的双定子驱动系统的基本控制块；图8示意性地示出了具有集中控制器的详细功能的双定子驱动系统的基本控制块；图9示意性地示出了具有集中控制器的主要块的双定子驱动系统的基本控制块，该集中控制器的主要块使用输入信号实现转矩分配；图10示意性地示出了具有与单个变换器并联连接的定子的双定子机器驱动系统拓扑；图11示意性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于旋转机器的连续运行的方法，所述方法在具有内部定子和外部定子的旋转机器中执行，所述方法包括：/n-针对整台旋转机器设置(S100)旋转机器参考运行值；/n-获得(S110)所述内部定子和所述外部定子的运行参数，其中所述运行参数包括所述内部定子与所述外部定子之间的磁交叉耦合；/n-基于针对所述整台旋转机器的所设置的旋转机器参考运行值和所获得的运行参数，确定(S120)所述内部定子的内部定子参考运行值、以及所述外部定子的外部定子参考运行值；以及/n-基于所述内部定子的经确定的所述内部定子参考运行值、以及所述外部定子的经确定的所述外部定子参考运行值，驱动(S130)所述旋转机器，其中所述内部定子的经确定的所述内部定子参考运行值和所述外部定子的经确定的所述外部定子参考运行值不同。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180312 EP 18161190.61.一种用于旋转机器的连续运行的方法，所述方法在具有内部定子和外部定子的旋转机器中执行，所述方法包括：
-针对整台旋转机器设置(S100)旋转机器参考运行值；
-获得(S110)所述内部定子和所述外部定子的运行参数，其中所述运行参数包括所述内部定子与所述外部定子之间的磁交叉耦合；
-基于针对所述整台旋转机器的所设置的旋转机器参考运行值和所获得的运行参数，确定(S120)所述内部定子的内部定子参考运行值、以及所述外部定子的外部定子参考运行值；以及
-基于所述内部定子的经确定的所述内部定子参考运行值、以及所述外部定子的经确定的所述外部定子参考运行值，驱动(S130)所述旋转机器，其中所述内部定子的经确定的所述内部定子参考运行值和所述外部定子的经确定的所述外部定子参考运行值不同。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部定子由与所述外部定子的电源单元独立的电源单元驱动。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述旋转机器参考运行值、所述内部定子参考运行值、以及所述外部定子参考运行值用于以下各项中的一项：功率、转矩和速度。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述内部定子和所述外部定子的所述运行参数还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。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述运行参数通过测量和/或查找表而获得。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述内部定子的所述内部定子参考运行值包括针对直流和针对正交电流的单独设置的值，并且所述外部定子的所述外部定子参考运行值包括针对直流和针对正交电流的单独设置的值。


7.一种用于具有内部定子(2)和外部定子(3)的旋转机器的控制和驱动系统，所述控制和驱动系统包括：
-用于旋转机器的控制器设备(10)，所述控制器设备被配置为针对整台旋转机器设置旋转机器参考运行值，以获得所述旋转机器的内部定子和外部定子的运行参数，其中所述运行参数包括所述内部定子与所述外部定子之间的磁交叉耦合，并基于针对所述整台旋转机器的所设置的旋转机器参考运行值和所获得的运行参数，确定所述内部定子的内部定子参考运行值、以及所述外部定子的外部定子参考运行值；以及
-电源设备(20)，所述电源设备(20)被布置为基于所述内部定子的经确定的所述内部定子参考运行值、以及所述外部定子的经确定的所述外部定子参考运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：米诺斯·贝尼亚卡尔，鲁卡·佩里蒂，
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