一种双定子电机负载分配方法及其控制系统

本公开属于电机控制方法领域，具体涉及一种双定子电机负载分配方法及其控制系统。

背景技术：

1、双定子永磁游标(dspmv)电机因其高功率密度和优异的电磁性能，在直接驱动应用中展现了巨大的前景。dspmv电机的特点是具有两个独立的定子，分别为内定子和外定子，两者通过中间的转子耦合。相比于传统的单定子电机，dspmv电机在结构上更为复杂，但也因此具有更高的容错能力和灵活性。其双定子结构使其在多种工况下可以更高效地运行，特别是在需要高转矩密度和灵活控制的场合。

2、目前，关于dspmv电机的研究大多集中在电机的设计和拓扑优化方面，例如槽极组合和定子相移等。这些研究主要在额定负载下进行，针对特定工况优化电机性能。然而，dspmv电机在宽速范围和多转矩负载下的高效控制仍然是一个亟待解决的问题。在实际应用中，电机往往需要在不同的速度和负载条件下运行，这对电机的控制系统提出了更高的要求。

3、为了实现dspmv电机的高效控制，需要在负载分配过程中考虑定子间的磁耦合效应。传统的负载分配方法通常忽略了这一耦合效应，导致负载分配的准确性较低。随着电机运行工况的变化，内外定子之间的磁耦合会显著影响电机的运行效率。因此，建立精确的电感模型并在控制算法中考虑定子耦合效应，对于提高dspmv电机的整体性能至关重要。

4、基于上述问题现提出一种双定子电机负载分配方法及其控制系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种双定子电机负载分配方法及其控制系统，解决了现有技术中电机在不同的速度和负载条件下运行高效控制困难的问题。

2、本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种双定子电机负载分配方法，用于优化双定子永磁游标电机在宽速范围和多转矩负载下的运行效率，所述方法包括以下步骤：

4、s1:建立考虑定子耦合的双定子电机模型；

5、s2:建立最小铜损优化函数；

6、s3:基于铜损优化函数创建负载分配方案；

7、所述最小铜损优化函数：通过庞特里亚金最小值原理和内点迭代法优化内外定子电流分配，减少铜损，并利用双定子独立转矩预分配加速计算。

8、还可以通过如下的技术方案进行实现；

9、一种双定子电机负载分配控制系统，包括：

10、建模模块：用于建立考虑定子耦合的双定子电机模型；

11、优化模块：用于建立最小铜损优化函数；

12、计算模块：用于对最小铜损优化函数进行优化计算得到分配方案；

13、所述最小铜损优化函数通过庞特里亚金最小值原理和内点迭代法优化内外定子电流分配，减少铜损，并利用双定子独立转矩预分配加速计算；

14、控制模块：用于依据计算模块的输出结构，实现双定子电机的负载分配控制；

15、预分配模块：用于根据单定子的参数和工作条件，进行负载的独立初始预分配。

16、本公开的有益效果：

17、本申请通过考虑定子间的磁耦合效应，建立了精确的电感模型，确保在控制算法中充分考虑定子耦合效应，能够在宽速范围和多转矩负载下优化双定子永磁游标电机的运行效率，从而提高电机的整体性能；

18、本申请采用庞特里亚金最小值原理和内点迭代法，有效减少计算负担，适合实时控制场景，提高了优化过程的效率，通过优化内外定子电流分配，降低了电机的铜损，减少能耗并延长电机寿命；

19、本申请利用双定子独立转矩预分配方法加速计算过程，提高了负载分配的速度，使电机能够快速响应不同工况的需求。

技术特征：

1.一种双定子电机负载分配方法，用于优化双定子永磁游标电机在宽速范围和多转矩负载下的运行效率，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双定子电机负载分配方法，其特征在于，所述双定子电机模型的建立步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一种双定子电机负载分配方法，其特征在于，所述最小铜损优化函数为：

4.根据权利要求1所述的一种双定子电机负载分配方法，其特征在于，所述双定子独立转矩预分配，通过直接解析计算推导初始迭代状态，以加速迭代计算速度。

5.根据权利要求4所述的一种双定子电机负载分配方法，其特征在于，所述方法在双定子独立转矩预分配中，假设电机的总转矩由虚拟的内定子电机和虚拟的外定子电机产生，分别计算每安下最大转矩和磁通削弱运行模式下的预分配系数。

6.根据权利要求4所述的一种双定子电机负载分配方法，其特征在于，所述方法在每安下最大转矩模式下，预分配系数由独立的虚拟的内定子和虚拟的外定子电机在额定电流下产生的转矩比率决定。

7.根据权利要求4所述的一种双定子电机负载分配方法，其特征在于，所述方法在在磁通削弱模式下，预分配系数由最大磁通削弱转矩比率决定，通过预分配系数，解析推导出内外定子绕组的初始迭代电流，从而加速庞特里亚金最小值原理优化过程中的计算。

8.如权利要求1至7中任一项所述的一种双定子电机负载分配方法，其特征在于，所述负载分配方法适用于双定子永磁游标电机在需要高转矩密度和灵活控制的直接驱动应用中。

9.一种双定子电机负载分配控制系统，其特征在于，所述系统包括：

10.一种双定子电机负载分配控制系统，其特征在于，所述系统还包括：

技术总结本发明公开一种双定子电机负载分配方法及其控制系统，属于电机控制方法领域；用于优化双定子永磁游标电机在宽速范围和多转矩负载下的运行效率，所述方法包括以下步骤：建立考虑定子耦合的双定子电机模型；建立最小铜损优化函数；对最小铜损优化函数进行求导得到分配方案；所述最小铜损优化函数：通过庞特里亚金最小值原理和内点迭代法优化内外定子电流分配，减少铜损，并利用双定子独立转矩预分配加速计算；通过考虑定子间的磁耦合效应，建立了精确的电感模型，确保在控制算法中充分考虑定子耦合效应，能够在宽速范围和多转矩负载下优化双定子永磁游标电机的运行效率，从而提高电机的整体性能。技术研发人员：喻锦程,米文源,蔡政,董广忠,赵飞受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）技术研发日：技术公布日：2024/11/4