一种用于双段式电励磁双凸极电机的转矩分配控制方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种用于双段式电励磁双凸极电机的转矩分配控制方法，涉及变磁阻类电机驱动控制技术领域，能够提升双段式电励磁双凸极电机的平均输出转矩。本发明专利技术包括：采集第一电机的转子位置信号，并利用所述转子位置信号得到双段式电励磁双凸极电机的总转矩给定值；根据第一电机的转子位置信号获取最优转矩分配比，根据所述最优转矩分配比和所述总转矩给定值，获取所述第一电机和第二电机各自的转矩给定值；获取所述第一电机和所述第二电机各自的转矩反馈值；根据所述第一电机和所述第二电机各自的转矩给定值和转矩反馈值，获取所述第一电机和所述第二电机各自的控制信号并输出。本发明专利技术适用于双段式电励磁双凸极电机的转矩输出控制。的转矩输出控制。的转矩输出控制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于双段式电励磁双凸极电机的转矩分配控制方法


[0001]本专利技术涉及变磁阻类电机驱动控制
，尤其涉及一种用于双段式电励磁双凸极电机的转矩分配控制方法。

技术介绍

[0002]随着飞行器电气化程度的提高，应用于飞机发动机的起动发电机呈现无刷化、高速化和大功率化的发展趋势。电励磁双凸极电机由于其结构简单、工作可靠、能够适应高温、高速的工作环境的优势，适合作为航空多电发动机的起动发电机。然而，由于电励磁双凸极电机的双边凸极结构，使得其各电感、磁链和反电势等电磁量呈现强耦合性与非线性，导致其存在转矩脉动大、噪声大和振动剧烈的问题，又在一定程度上制约了其进一步的推广应用。
[0003]针对电励磁双凸极电动机转矩性能的优化研究方向主要分为两大类：一类是是从电机驱动控制的角度，提出新的电机控制策略，以此抑制电励磁双凸极电机的转矩脉动。目前已经提出的电励磁双凸极电机的控制策略有标准角控制策略、提前角控制策略、三相六状态控制策略、三相九状态控制策略和不对称电流控制策略。另一类是尝试通过优化电机本体抑制电励磁双凸极电机的转矩脉动，相关的研究有转子极加宽结构、转子斜槽结构和本专利技术所采用的双段式电机结构。
[0004]然而，由于电流闭环控制方式下电励磁双凸极电机存在较大的转矩脉动，使得两段电机实际上并未均等输出瞬时转矩，这就导致了双段式电励磁双凸极电机的输出转矩并不平均，导致在实际应用中会存在难以消除的误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供一种用于双段式电励磁双凸极电机的转矩分配控制方法，能够提升双段式电励磁双凸极电机的平均输出转矩。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0007]S1、采集第一电机的转子位置信号，并利用所述转子位置信号得到双段式电励磁双凸极电机的总转矩给定值；
[0008]S2、获取最优转矩分配比，根据所述最优转矩分配比和所述总转矩给定值，获取所述第一电机和第二电机各自的转矩给定值；
[0009]S3、获取所述第一电机和所述第二电机各自的转矩反馈值；
[0010]S4、根据所述第一电机和所述第二电机各自的转矩给定值和转矩反馈值，获取所述第一电机和所述第二电机各自的控制信号并输出。
[0011]具体的，所述步骤S2包括：获取当前转子位置下的最优转矩分配比k
T
；利用所述最优转矩分配比k
T
输出两段电机的转矩给定值T
1*
和其中，T
1*
为第一电机的转矩给定值和为为第二电机的转矩给定值。
[0012]所述利用所述最优转矩分配比k
T
输出两段电机的转矩给定值T
1*
和包括：提取存储于微处理器(DSP2812)内存中的最优转矩分配比曲线k
T
(θ)，其中，最优转矩分配比曲线包括了不同转子位置下的最优转矩分配比；根据所述最优转矩分配比曲线k
T
(θ)，所述第一电机的转矩给定值T
1*
和所述第二电机的转矩给定值其中，
[0013]对于单段电励磁双凸极电机，获取再不同转矩分配比条件下的三相电流波形，所述三相电流波形为三相电流在一个电周期内的波形；利用所述三相电流波形，得到三相电流均方根的平均值随转子位置角和转矩分配比的变化规律，并记录为三维查找表i(θ,k
T
)；对于一个转子，根据所述三维查找表i(θ,k
T
)，获取不同转子位置角下使得目标函数最大的转矩分配比，作为该转子位置处的最优转矩分配比，并得到所述最优转矩分配比曲线。
[0014]7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
[0015]建立所述目标函数：
[0016][0017]其中，T
*
为总转矩给定值，和分别代表第一电机和第二电机的三相电流值，θ
r1
为第一电机的转子位置信号，θ
r2
为第二电机的转子位置信号，k
T
T
*
即为T
1*
表示第一电机的转矩给定值，(1-k
T
)T
*
即为表示第二电机的转矩给定值。
[0018]本实施例由于对双段式电励磁双凸极电机采用转矩分配控制方法，充分利用双段式电励磁双凸极电机的两段电机的转子位置差的特性，在不同转子位置处给两段电机分配不同的转矩给定值。因而该方法能有效地提升双段式电励磁双凸极电机的平均输出转矩，为双段式电励磁双凸极电机在航空起动发电领域的推广应用奠定了一定的基础。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的双段式电励磁双凸极电机拓扑图；
[0021]图2为本专利技术实施例提供的双段式电励磁双凸极电机的转矩分配控制框图；
[0022]图3为本专利技术实施例提供的单段电励磁双凸极电机的三相电流均方根的平均值关于转子位置角和转矩分配比的三维波形图；
[0023]图4为本专利技术实施例中，所得到的双段式电励磁双凸极电机最优转矩分配比曲线；
[0024]图5为对比方案中的双段式电励磁双凸极电机传统控制方法的仿真结果；
[0025]图6为对比方案中的双段式电励磁双凸极电机的转矩分配控制方法的仿真结果。
[0026]其中各个标号分别表示：1为第一电机的定子铁心，2为第三电机的定子铁心，3为第一电机的转子，4为第二电机的转子，5为两段电机的励磁绕组，6为第一电机的电枢绕组，7为第二电机的电枢绕组，8为电机转轴。
具体实施方式
[0027]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。下文中将详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于双段式电励磁双凸极电机的转矩分配控制方法，其特征在于，包括：S1、采集第一电机的转子位置信号，并利用所述转子位置信号得到双段式电励磁双凸极电机的总转矩给定值；S2、获取最优转矩分配比，根据所述最优转矩分配比和所述总转矩给定值，获取所述第一电机和第二电机各自的转矩给定值；S3、获取所述第一电机和所述第二电机各自的转矩反馈值；S4、根据所述第一电机和所述第二电机各自的转矩给定值和转矩反馈值，获取所述第一电机和所述第二电机各自的控制信号并输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双段式电励磁双凸极电机，包括两段结构相同的所述第一电机和所述第二电机，且都为电励磁双凸极电机；其中，所述第一电机的定子铁心和所述第二电机的定子铁心共用一套励磁绕组；所述第一电机的电枢绕组与所述第二电机的电枢绕组相互独立，嵌于各自的定子槽内；所述第一电机的转子和所述第二电机的转子同轴安装，且两个转子存在22.5
°
的机械角度差。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：通过旋转变压器采集所述第一电机的转子位置信号θ
r1
并输入解码器，所述解码器输出转速的反馈值n，其中，θ表示位置，r(rotor)表示转子；将转速给定值n
*
与所述转速反馈值n作差，并通过转速PI调节器输出为双段式电励磁双凸极电机的总转矩给定值T
*
。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：获取当前转子位置下的最优转矩分配比k
T
，其中，k表示分配比，T表示转矩的分配比；利用所述最优转矩分配比k
T
输出两段电机的转矩给定值T
1*
和其中，T
1*
为第一电机的转矩给定值和为为第二电机的转矩给定值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述最优转矩分配比k
T
输出两段电机的转矩给定值T
1*
和包括：提取存储于微处理器(DSP2812)内存中的最优转矩分配比曲线k
T
(θ)，其中，最优转矩分配比曲线包括了不同转子位置下的最优转矩分配比；根据所述最优转矩分配比曲线k
T
(θ)，所述第一电机的转矩给定值T
1*
和所述第二电机的转矩给定值其中，6.根据权利要求1或5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓然，陈旭，于立，卞张铭，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：