[发明专利]一种抑制电机不平衡负载下转矩脉动的控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于于电机控制技术领域，特别涉及一种盘式双转子对转永磁同步电机，具体涉及一种抑制盘式双转子对转永磁同步电机不平衡负载下转矩脉动的控制方法及系统。

背景技术

我国是一个陆地大国，也是一个有着1.8万公里长海岸线的海洋大国，海洋对于我国有着非常重要的经济意义和军事意义。党的十八大报告明确提出了我国“海洋强国”的发展战略，指出要“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”，海洋战略也已经上升为我国的国家战略。海洋的开发利用和海洋权益的维护需要先进的海洋工程装备和武器装备。然而，我国海洋装备的技术水平还不高，我国海洋开发和海洋高技术水平总体比发达国家还落后10～15年。海洋科技成果产业化水平低，自主创新能力较差，科技贡献率只有30％，相比而言，发达国家科技进步因素在海洋经济发展中的贡献率达到80％左右。2011年8月，中国发布了《海洋工程装备产业创新发展战略(2011-2020)》，明确提出了“海洋工程装备产业是开发利用海洋资源的物质和技术基础”，提出““十三五”期间，加快发展新型海洋工程装备，开展前瞻性海洋工程装备技术研究。”

海洋装备如水下航行器、轮船等的对转螺旋桨永磁电机驱动系统采用一种盘式双转子对转永磁同步电机，盘式双转子对转永磁同步电机采用盘式结构，只有一个定子和一套定子绕组，定子绕组采用两相交叉环绕方式绕制于定子铁芯上，两个盘式永磁转子在机械上相互独立，对称分布于定子两侧，用“三明治”的形式将盘式定子夹在中间，定子绕组中通入对称三相电流后，定子两侧产生方向相反、速度相同的旋转磁场，从而吸引转子按相反的方向同步旋转，两个转子通过轴承固定在基座上，以内外嵌套轴输出，驱动两个螺旋桨反向旋转。这种新型电机极大的减小了设备的体积和重量，提高了工作效率，能很好的满足节能和调速的要求，有着优越的运行性能，因此，在水下航行器和飞行器领域有着很好的应用前景。

盘式双转子对转永磁同步电机的控制研究还处于起步阶段，目前，在该电机两边负载不平衡状态下实现可靠运行的控制方法都是采用基于传统动态主-从控制方法(主-从控制方法中，主控制转子是需要控制的，从控制转子是不需要控制的；实时比较两个转子的状态，实时切换主控制转子与从控制转子，故称为动态主-从控制)，但是该方法也存在转矩脉动大、转速波动大等问题，尤其是在负载不平衡严重的情况下，气息磁场畸变严重，转子上会出现更加大的转矩脉动。因此，对盘式双转子对转永磁同步电机不平衡负载运行情况下的转矩脉动进行抑制具有重要的实际意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种抑制盘式双转子对转永磁同步电机不平衡负载下转矩脉动的控制方法及系统，不仅能够实现盘式双转子对转电机不平衡负载下稳定运行而且能够有效抑制转子上的转矩脉动。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种抑制电机不平衡负载下转矩脉动的控制方法，所述电机为盘式双转子对转永磁同步电机，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1、基于传统动态主-从控制方法计算电机动态主-从控制q轴调制电压u_qref和d轴调制电压u_dref；

步骤2、采用傅里叶分析方法获取电机的实际电流在三相坐标系下的5次和7次谐波分量(主要谐波分量)，经过abc-dq坐标系转化并通过低通滤波得到d轴5次和7次谐波分量i_d5th和i_d7th，以及q轴5次和7次谐波分量i_q5th和i_q7th；

步骤3、将步骤2得到的各谐波分量分别与0比较后，经过交叉耦合PI调节模块得到d轴5次和7次谐波电压u_d5th和u_d7th，以及q轴5次和7次谐波电压u_q5th和u_q7th；

步骤4、将u_dref、u_d5th和u_d7th叠加得到d轴总的调制电压u_dref*；将u_qref、u_q5th和u_q7th叠加得到q轴总的调制电压u_qref*；即：

u_dref*＝u_d7th+u_dref+u_d5th