CN109756165A - 一种单绕组双机端口电机的控制方法及控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单绕组双机端口电机的控制方法及控制***，方法包括：分别通过第一套端子和第二套端子将共轭的三相电流通入定子绕组，并重复执行以下步骤：分别通过两套端子上的电流传感器检测三相电流，以分离不同频率的电流分量并进行坐标变换；分别获得各转子旋转坐标系下的电流指令值，并根据电流指令值对所获取到的电流反馈值进行坐标变换和反馈调节，从而得到各转子电角度对应的静止坐标系下的电压占空比；对电压占空比进行叠加并调制，以分别得到第一套和第二套逆变器开关信号，分别用于驱动与单绕组双机端口电机相连的第一逆变器和第二逆变器。本发明能够实现对单绕组双机端口电机的控制，同时提高控制的通用性和可靠性。

Description

一种单绕组双机端口电机的控制方法及控制***

技术领域

本发明属于交流传动领域，更具体地，涉及一种单绕组双机端口电机的控制方法及控制***。

背景技术

随着世界能源的需求越来越大，不可再生的化石能源消耗以及碳排放急剧上涨，无论从长远利益还是环境污染角度来看，应用可再生的新能源来分担化石能源消耗的压力早已势在必行，同时已成为科技工作者们研究的热点。在这样的需求下，混合动力汽车得以大力发展，也是目前交通电气化发展过程中最具可行性的替换方案。因此，充分利用混动汽车低能耗、低排放的优势，大力研究和推广应用以混动汽车为代表的各种新能源汽车对我国有重要意义和价值。

混动汽车的关键部件为以机械行星齿轮和多电机的组合***为代表的能量分流装置，相比于传统机构，无刷双机电端口电机结构紧凑，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；因此，无刷双机电端口电机具有巨大的应用潜力。然而，由于无刷双机电端口电机定子侧具有两套绕组，且极对数不相同，故内外转子需要采用不同的槽极配合来满足要求，给定子下线工艺增加了难度。

单绕组双机端口电机的定子中只有一套绕组，能够使得定子加工更容易，但单绕组中存在两种频率电流，而且两个谐波分量难以分离。基于PI控制器的控制方法和基于PIR(Proportion-Integration-Resonant)控制器的控制方法，是常用的两种电机控制方法。由于PI控制器无法跟踪谐波分量，因此无法采用传统的基于PI控制器的控制方法实现对单绕组双机点端口电机的控制；PIR控制器可同时跟踪谐波电流分量和基波分量，基于PIR控制器的控制方法在特定情况下可实现对单绕组双机端口电机的控制，但PIR控制器算法复杂，且必须提前设定谐振频率点，当谐波频率变化较大时跟踪效果也会相应变差，可靠性得不到保证。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种单绕组双机端口电机的控制方法，其目的在于，在实现对单绕组双机端口电机的控制的同时，提高控制的通用性和可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种单绕组双机端口电机的控制方法，单绕组双机端口电机包括定子、外转子和内转转子，所述定子中仅设置有一套定子绕组；控制方法包括：

(1)分别通过第一套端子和第二套端子将共轭的三相电流i₊和三相电流i_-通入定子绕组，并转入步骤(5)；

三相电流i₊和三相电流i_-均包含两种频率的电流分量，且两种电流分量的频率分别与内转子和外转子的电角频率相关；

(2)分别通过两套端子检测定子绕组中的三相电流，以分离不同频率的电流分量并进行坐标变换，从而得到各转子电角度对应的旋转坐标系下的电流反馈值；

(3)根据转子转速分别获得各转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

(4)对三相电压占空比进行叠加，并对叠加结果进行调制，以分别得到第一开关信号和第二开关信号，分别用于驱动与单绕组双机端口电机相连的第一逆变器和第二逆变器，从而通过第一逆变器和第二逆变器控制单绕组双机端口电机；

(5)重复执行步骤(2)～(4)，以实现对对单绕组双机端口电机的控制；

其中，第一套端子和第二套端子分别由三个端子组成，且各端子分别通过绕组引出线与定子绕组相连，使得两套端子分别构成星型三相绕组；第一逆变器和第二逆变器分别通过第一套端子和第二套端子与单绕组双机端口电机相连。

进一步地，步骤(1)中，三相电流i₊和三相电流i_-的获取方法包括：

根据预设的内转子角频率ω_ri和外转子角频率ω_ro构造两种频率的电流分量为I₁＝i₁cos(w₁t+θ₁₀)和I₂＝i₂cos(w₂t+θ₂₀)；

将电流分量I₁和电流分量I₂相加，以得到三相电流i₊；

将电流分量I₁和电流分量I₂相减，以得到三相电流i_-；

其中，w₁为内转子的电角频率且w₁＝w_ro-w_ri，w₂为内转子的电角频率且w₂＝w_ro，θ₁₀和θ₂₀分别为内转子和外转子的初始位置角，i₁和i₂为预设的电流幅值。

进一步地，步骤(2)包括：

通过第一套端子检测三相电流为i₊'，通过第二套端子检测三相电流为i_-'；

获得三相电流i₊'和三相电流i_-'之和的一半，以得到内转子电角度θ₁对应的静止坐标系下的三相电流I₁'；获得三相电流i₊'和三相电流i_-'之差的一半，以得到外转子电角度θ₂对应的静止坐标系下的三相电流I₂'；

根据电角度θ₁对三相电流I₁'进行坐标变化，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq1；根据电角度θ₂对三相电流I₂'进行坐标变换，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq2。

进一步地，步骤(3)包括：

获得内转子的反馈速度，并根据内转子的参考速度得到内转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq1 ^*；将电流指令值I_dq1 ^*和电流反馈值I_dq1相减，并对差值进行比例积分运算，得到内转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq1 ^*；根据内转子的电角度θ₁对电压指令值V_dq1 ^*进行坐标变换，从而得到电角度θ₁对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc1；

获得外转子的反馈速度，并根据外转子的参考速度得到外转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq2 ^*；将电流指令值I_dq2 ^*和电流反馈值I_dq2相减，并对差值进行比例积分运算，得到外转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq2 ^*；根据外转子的电角度θ₂对电压指令值V_dq2 ^*进行坐标变换，从而得到电角度θ₂所对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc2；

其中，电流反馈值I_dq1和电流反馈值I_dq2分别为电角度θ₁和电角度θ₂所对应的旋转坐标系下的电流反馈值。

进一步地，步骤(4)包括：

根据三相电流i₊中电流分量的关系，将各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc1′，并对三相电压占空比D_abc1′进行调制，从而得到第一开关信号；

根据三相电流i_-中电流分量的关系，将各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc2′，并对三相电压占空比D_abc2′进行调制，从而得到第二开关信号。

按照本发明的第二方面，提供了一种单绕组双机端口电机的控制***，单绕组双机端口电机包括定子、外转子和内转转子，定子中仅设置有一套定子绕组；控制***包括：逆变器电路、电流检测电路、电流控制电路以及信号调制电路；

逆变器电路包括第一逆变器和第二逆变器，第一逆变器和第二逆变器分别通过第一套端子和第二套端子与单绕组双机端口电机相连，逆变器电路用于分别通过第一套端子和第二套端子将共轭的三相电流i₊和三相电流i_-通入定子绕组；三相电流i₊均包含两种频率的电流分量，且两种电流分量的频率分别与内转子和外转子的电角频率相关；

电流检测电路的第一输入端与第一套端子相连，电流检测电路的第二输入端与第二套端子相连，电流检测电路用于分别通过两套端子检测三相电流，以分离不同频率的电流分量并进行坐标变换，从而得到各转子电角度对应的旋转坐标系下的电流反馈值；

电流控制电路的第一输入端连接至电流检测电路的输出端，电流控制电路的第二输入端用于接收各转子的反馈速度，电流控制电路用于根据转子转速分别获得各转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

信号调制电路的输入端连接至电流控制电路的输出端，信号调制电路用于对三相电压占空比进行叠加，并对叠加结果进行调制，以分别得到用于驱动第一逆变器和第二逆变器中开关管开关信号；

其中，第一套端子和第二套端子分别由三个端子组成，且各端子分别通过绕组引出线与定子绕组相连，使得两套端子分别构成星型三相绕组。

进一步地，电流检测电路包括第一加减模块、第二加减模块、第一乘法器、第二乘法器、第一坐标变换模块和第二坐标变换模块；

第一加减模块的第一输入端用于接收通过第一套端子检测所得的三相电流为i₊'，第一加减模块的第二输入端用于接收通过第二套端子检测所得的三相电流为i_-'，第一加减模块用于将三相电流i₊'和三相电流为i_-'三相对应相加，以得到三相电流之和；

第一乘法器的输入端连接至第一加减模块的输出端，第一乘法器用于获得三相电流之和的一半，以得到内转子电角度θ₁对应的静止坐标系下的三相电流I₁'；

第一坐标变换模块的输入端连接至第一乘法器的输出端，第一坐标变换模块用于根据电角度θ₁对三相电流I₁'进行坐标变化，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq1；

第二加减模块的第一输入端用于接收三相电流为i₊'，第二加减模块的第二输入端用于接收三相电流为i_-'，第二加减模块用于将三相电流i₊'和三相电流为i_-'三相对应相减，以得到三相电流之差；

第二乘法器的输入端连接至第二加减模块的输出端，第二乘法器用于获得电流之差的一半，以得到外转子电角度θ₂对应的静止坐标系下的三相电流I₂'；

第二坐标变换模块的输入端连接至第二乘法器的输出端，第二坐标变换模块用于根据电角度θ₂对三相电流I₂'进行坐标变换，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq2；

第一坐标变换模块和第二坐标变换模块的输出端共同作为电流检测模块的输出端。

进一步地，电流控制电路包括两个电流控制模块，分别用于根据内、外转子转速获得转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到内、外转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

电流控制模块包括速度控制器、电流控制器以及坐标变换单元；

速度控制器的输入端用于接收目标转子的反馈速度r，速度控制器用于根据目标转子的参考速度r^*得到目标转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq ^*；

电流控制器的第一输入端连接至速度控制器的输出端，电流控制器的第二输入端用于接收目标转子电角度θ对应的旋转坐标系下的电流反馈值I_dq，电流控制器用于将电流指令值I_dq ^*和电流反馈值I_dq之差通过PI控制器处理，得到目标转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq ^*；

坐标变换单元的输入端连接至电流控制器的输出端，坐标变换单元用于根据电角度θ对电压指令值V_dq ^*进行坐标变换，从而得到电角度θ对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc；

其中，目标转子为内转子或内转子。

进一步地，信号调制电路包括第三加减模块、第四加减模块、第一调制模块和第二调制模块；

第三加减模块的第一输入端用于接收内转子电角度对应的静止坐标系下的三相占空比D_abc1，第三加减模块的第二输入端用于接收外转子电角度对应的静止坐标系下的三相占空比D_abc2，第三加减模块用于根据三相电流i₊中电流分量的关系，将三相占空比D_abc1和三相电压占空比D_abc2相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc1′；

第一调制模块的输入端连接至第三加减模块的输出端，第一调制模块用于对三相电压占空比D_abc1′进行调制，从而得到用于驱动第一逆变器中开关管的开关信号；

第四加减模块的第一输入端用于接收三相占空比D_abc1，第四加减模块的第二输入端用于接收三相占空比D_abc2，第四加减模块用于根据三相电流i_-中电流分量的关系，将三相占空比D_abc1和三相电压占空比D_abc2相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc2′；

第二调制模块的输入端连接至第四加减模块的输出端，第二调制模块用于对三相电压占空比D_abc2′进行调制，从而得到用于驱动第一逆变器中开关管的开关信号。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于通入定子绕组中的两个电流共轭且均包含两种频率的电流分量，使得电机绕组中可以通入两种频率的电流，同时可以在检测到三相电流后通过简单的加减运算即可分离出不同频率的电流分量，进而通过PI控制器实现对各电流分量的控制，由此提高了控制方法及控制***的通用性和可靠性，并且可以有效降低控制复杂度。

附图说明

图1为现有的单绕组双机端口电机结构示意图；

图2为本发明实施例提供的逆变器与单绕组双机端口电机连接示意图；

图3为本发明实施例提供的单绕组双机端口电机的控制***示意图；

图4为本发明实施例提供的电流检测电路示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示同样的元件或结构，其中：1为定子，2为定子绕组，3为外转子，4为内转子。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明及附图中的术语“第一”、“第二”、“第一套”、“第二套”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在详细介绍本发明的技术方案之前，先结合图1对单绕组双机端口电机的基本结构进行简单说明。如图1所示，单绕组双机端口电机由外向内依次包括定子1、外转子3和内转子4；定子1的铁心表面设置有多个均匀分布的闭口槽，槽内仅放置有一套定子绕组2，用于产生两种不构成齿谐波的不同极对数的磁场，一种为等效永磁绕组，另一种为等效调制绕组；外转子3为永磁转子，内转子4为磁阻转子；等效永磁绕组极对数与外转子3的极对数相等，使得定子1与外转子3构成等效永磁电机结构；同时，等效调制绕组极对数等于外转子3极对数与内转子4极对数的和或差的绝对值，使得定子1、外转子3和内转子4共同形成等效磁场调制电机结构。

如图1所示，由于单绕组双机端口电机仅包含一套定子绕组，能够使得定子加工更容易；但是由于电机包括内、外两个转子，单绕组中存在两种频率电流，而且两个谐波分量难以分离。采用传统的基于PI控制器的控制方法及控制***已无法实现对单绕组双机端口电机的控制；采用传统的基于PIR控制器的控制方法及控制***能实现对单绕组双机端口电机的控制，但是通用性和可靠性得不到保证。

为解决以上问题，本发明所提供的单绕组双机端口电机的控制方法，包括：

(1)分别通过第一套端子和第二套端子将共轭的三相电流i₊和三相电流i_-通入定子绕组，并转入步骤(5)；

三相电流i₊和三相电流i_-均包含两种频率的电流分量，且两种电流分量的频率分别与内转子和外转子的电角频率相关；第一套端子和第二套端子分别由三个端子组成，且各端子均分别通过绕组引出线与定子绕组相连，使得两套端子分别构成星型三相绕组；其中每一个端子都对应三相绕组在两种极对数的槽点实星形图下的相绕组；第一套端子和第二套端子上均设置有电流传感器；

在一个可选的实施方式中，步骤(1)中，三相电流i₊和三相电流i_-的获取方法包括：

根据预设的内转子角频率ω_ri和外转子角频率ω_ro构造两种频率的电流分量为I₁＝i₁cos(w₁t+θ₁₀)和I₂＝i₂cos(w₂t+θ₂₀)；

将电流分量I₁和电流分量I₂相加，以得到三相电流i₊为：i₊＝i₁cos(w₁t+θ₁₀)+i₂cos(w₂t+θ₂₀)；

将电流分量I₁和电流分量I₂相减，以得到三相电流i_-为：i_-＝i₁cos(w₁t+θ₁₀)-i₂cos(w₂t+θ₂₀)；

其中，w₁为内转子的电角频率且w₁＝w_ro-w_ri，w₂为内转子的电角频率且w₂＝w_ro，θ₁₀和θ₂₀分别为内转子和外转子的初始位置角，i₁和i₂为预设的电流幅值；

(2)分别通过两套端子检测定子绕组中的三相电流，以分离不同频率的电流分量并进行坐标变换，从而得到各转子电角度对应的旋转坐标系下的电流反馈值；

在一个可选的实施例中，步骤(2)包括：

通过第一套端子检测三相电流为i₊'，通过第二套端子检测三相电流为i_-'；

获得三相电流i₊'和三相电流i_-'之和的一半，以得到内转子电角度θ₁对应的静止坐标系下的三相电流I₁'；获得三相电流i₊'和三相电流i_-'之差的一半，以得到外转子电角度θ₂对应的静止坐标系下的三相电流I₂'；

根据电角度θ₁对三相电流I₁'进行坐标变化，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq1；根据电角度θ₂对三相电流I₂'进行坐标变换，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq2；

(3)根据转子转速分别获得各转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

在一个可选的实施方式中，步骤(3)包括：

获得内转子的反馈速度，并根据内转子的参考速度得到内转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq1 ^*；将电流指令值I_dq1 ^*和电流反馈值I_dq1相减，并对差值进行比例积分运算，得到内转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq1 ^*；根据内转子的电角度θ₁对电压指令值V_dq1 ^*进行坐标变换，从而得到电角度θ₁对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc1；

获得外转子的反馈速度，并根据外转子的参考速度得到外转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq2 ^*；将电流指令值I_dq2 ^*和电流反馈值I_dq2相减，并对差值进行比例积分运算，得到外转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq2 ^*；根据外转子的电角度θ₂对电压指令值V_dq2 ^*进行坐标变换，从而得到电角度θ₂所对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc2；

其中，电流反馈值I_dq1和电流反馈值I_dq2分别为电角度θ₁和电角度θ₂所对应的旋转坐标系下的电流反馈值；

(4)对三相电压占空比进行叠加，并对叠加结果进行调制，以分别得到第一开关信号和第二开关信号，分别用于驱动与单绕组双机端口电机相连的第一逆变器和第二逆变器，从而通过第一逆变器和第二逆变器控制单绕组双机端口电机；

如图1所示，第一逆变器(逆变器1)和第二逆变器(逆变器2)分别通过第一套端子和第二套端子与单绕组双机端口电机相连；

在一个可选的实施方式中，步骤(4)包括：

根据三相电流i₊中电流分量的关系，将各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc1′，并对三相电压占空比D_abc1′进行调制，从而得到第一开关信号；

根据三相电流i_-中电流分量的关系，将各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc2′，并对三相电压占空比D_abc2′进行调制，从而得到第二开关信号；

(5)重复执行步骤(2)～(4)，以实现对对单绕组双机端口电机的控制。

本发明还提供了一种单绕组双机端口电机的控制***，如图3所示，包括：逆变器电路、电流检测电路、电流控制电路以及信号调制电路；

逆变器电路包括第一逆变器(逆变器1)和第二逆变器(逆变器2)，第一逆变器和第二逆变器分别通过第一套端子和第二套端子与单绕组双机端口电机相连，逆变器电路用于分别通过第一套端子和第二套端子将共轭的三相电流i₊和三相电流i_-通入定子绕组；三相电流i₊和三相电流i_-均包含两种频率的电流分量，且两种电流分量的频率分别与内转子和外转子的电角频率相关；

电流检测电路的第一输入端与第一套端子相连，电流检测电路的第二输入端与第二套端子相连，电流检测电路用于分别通过两套端子检测三相电流，以分离不同频率的电流分量并进行坐标变换，从而得到各转子电角度对应的旋转坐标系下的电流反馈值；

电流控制电路的第一输入端连接至电流检测电路的输出端，电流控制电路的第二输入端用于接收各转子的反馈速度，电流控制电路用于根据转子转速分别获得各转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

信号调制电路的输入端连接至电流控制电路的输出端，信号调制电路用于对三相电压占空比进行叠加，并对叠加结果进行调制，以分别得到用于驱动第一逆变器和第二逆变器中开关管开关信号；

其中，第一套端子和第二套端子分别由三个端子组成，且各端子分别通过绕组引出线与定子绕组相连，使得两套端子分别构成星型三相绕组；第一套端子和第二套端子上均设置有电流传感器。

在本实施例中，如图4所示，电流检测电路包括第一加减模块、第二加减模块、第一乘法器、第二乘法器、第一坐标变换模块和第二坐标变换模块；

第一加减模块的第一输入端用于接收通过第一套端子检测所得的三相电流为i₊'，第一加减模块的第二输入端用于接收通过第二套端子检测所得的三相电流为i_-'，第一加减模块用于将三相电流i₊'和三相电流为i-'三相对应相加，以得到三相电流之和；

第一乘法器的输入端连接至第一加减模块的输出端，第一乘法器用于获得三相电流之和的一半，以得到内转子电角度θ₁对应的静止坐标系下的三相电流I₁'；

第一坐标变换模块的输入端连接至第一乘法器的输出端，第一坐标变换模块用于根据电角度θ₁对三相电流I₁'进行坐标变化，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq1；

第二加减模块的第一输入端用于接收三相电流为i₊'，第二加减模块的第二输入端用于接收三相电流为i-'，第二加减模块用于将三相电流i₊'和三相电流为i-'三相对应相减，以得到三相电流之差；

第二乘法器的输入端连接至第二加减模块的输出端，第二乘法器用于获得电流之差的一半，以得到外转子电角度θ₂对应的静止坐标系下的三相电流I₂'；

第二坐标变换模块的输入端连接至第二乘法器的输出端，第二坐标变换模块用于根据电角度θ₂对三相电流I₂'进行坐标变换，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq2；

第一坐标变换模块和第二坐标变换模块的输出端共同作为电流检测模块的输出端。

在本实施例中，电流控制电路包括两个电流控制模块，分别用于根据内、外转子转速获得转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到内、外转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

电流控制模块包括速度控制器、电流控制器以及坐标变换单元；

速度控制器的输入端用于接收目标转子的反馈速度r，速度控制器用于根据目标转子的参考速度r^*得到目标转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq ^*；

电流控制器的第一输入端连接至速度控制器的输出端，电流控制器的第二输入端用于接收目标转子电角度θ对应的旋转坐标系下的电流反馈值I_dq，电流控制器用于将电流指令值I_dq ^*和电流反馈值I_dq之差通过PI控制器处理，得到目标转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq ^*；

坐标变换单元的输入端连接至电流控制器的输出端，坐标变换单元用于根据电角度θ对电压指令值V_dq ^*进行坐标变换，从而得到电角度θ对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc；

其中，目标转子为内转子或内转子；

在本实施例，信号调制电路包括第三加减模块、第四加减模块、第一调制模块和第二调制模块；

第三加减模块的第一输入端用于接收内转子电角度对应的静止坐标系下的三相占空比D_abc1，第三加减模块的第二输入端用于接收外转子电角度对应的静止坐标系下的三相占空比D_abc2，第三加减模块用于根据三相电流i₊中电流分量的关系，将三相占空比D_abc1和三相电压占空比D_abc2相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc1′；

第一调制模块的输入端连接至第三加减模块的输出端，第一调制模块用于对三相电压占空比D_abc1′进行调制，从而得到用于驱动第一逆变器中开关管的开关信号；

第四加减模块的第一输入端用于接收三相占空比D_abc1，第四加减模块的第二输入端用于接收三相占空比D_abc2，第四加减模块用于根据三相电流i_-中电流分量的关系，将三相占空比D_abc1和三相电压占空比D_abc2相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc2′；

第二调制模块的输入端连接至第四加减模块的输出端，第二调制模块用于对三相电压占空比D_abc2′进行调制，从而得到用于驱动第一逆变器中开关管的开关信号。

本发明所提供的单绕组双机端口电机的控制方法和控制***，与现有技术相比，由于通入定子绕组中的两个电流共轭且均包含两种频率的电流分量，使得电机绕组中可以通入两种频率的电流，同时可以在检测到三相电流后通过简单的加减运算即可分离出不同频率的电流分量，进而通过PI控制器实现对各电流分量的控制，由此提高了控制方法及控制***的通用性和可靠性，并且可以有效降低控制复杂度。此外，本发明所提供的单绕组双机端口电机的控制方法和控制***，在分离三相电流中不同频率的电流分量时，无需借助于额外的滤波电路，因此，基于本发明所提供的单绕组双机端口电机的控制方法和控制***，能够有效简化电路，降低成本。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单绕组双机端口电机的控制方法，所述单绕组双机端口电机包括定子、外转子和内转转子，所述定子中仅设置有一套定子绕组；其特征在于，所述控制方法包括：

(1)分别通过第一套端子和第二套端子将共轭的三相电流i₊和三相电流i_-通入所述定子绕组，并转入步骤(5)；

所述三相电流i₊和所述三相电流i_-均包含两种频率的电流分量，且两种电流分量的频率分别与所述内转子和所述外转子的电角频率相关；

(2)分别通过两套端子检测所述定子绕组中的三相电流，以分离不同频率的电流分量并进行坐标变换，从而得到各转子电角度对应的旋转坐标系下的电流反馈值；

(3)根据转子转速分别获得各转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据所述电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

(4)对所述三相电压占空比进行叠加，并对叠加结果进行调制，以分别得到第一开关信号和第二开关信号，分别用于驱动与所述单绕组双机端口电机相连的第一逆变器和第二逆变器，从而通过所述第一逆变器和所述第二逆变器控制所述单绕组双机端口电机；

(5)重复执行步骤(2)～(4)，以实现对对所述单绕组双机端口电机的控制；

其中，所述第一套端子和所述第二套端子分别由三个端子组成，且各端子分别通过绕组引出线与所述定子绕组相连，使得两套端子分别构成星型三相绕组；所述第一逆变器和所述第二逆变器分别通过所述第一套端子和所述第二套端子与所述单绕组双机端口电机相连。

2.如权利要求1所述的单绕组双机端口电机的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述三相电流i₊和所述三相电流i_-的获取方法包括：

根据预设的内转子角频率ω_ri和外转子角频率ω_ro构造两种频率的电流分量分别为I₁＝i₁cos(w₁t+θ₁₀)和I₂＝i₂cos(w₂t+θ₂₀)；

将所述电流分量I₁和所述电流分量I₂相加，以得到所述三相电流i₊；

将所述电流分量I₁和所述电流分量I₂相减，以得到所述三相电流i_-；

其中，w₁为所述内转子的电角频率且w₁＝w_ro-w_ri，w₂为所述内转子的电角频率且w₂＝w_ro，θ₁₀和θ₂₀分别为所述内转子和所述外转子的初始位置角，i₁和i₂为预设的电流幅值。

3.如权利要求1或2所述单绕组双机端口电机的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

通过所述第一套端子检测三相电流为i₊'，通过所述第二套端子检测三相电流为i_-'；

获得所述三相电流i₊'和所述三相电流i_-'之和的一半，以得到所述内转子电角度θ₁对应的静止坐标系下的三相电流I₁'；获得所述三相电流i₊'和所述三相电流i_-'之差的一半，以得到所述外转子电角度θ₂对应的静止坐标系下的三相电流I₂'；

根据所述电角度θ₁对所述三相电流I₁'进行坐标变化，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq1；根据所述电角度θ₂对所述三相电流I₂'进行坐标变换，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq2。

4.如权利要求1或2所述的单绕组双机端口电机的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：

获得所述内转子的反馈速度，并根据所述内转子的参考速度得到所述内转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq1 ^*；将所述电流指令值I_dq1 ^*和电流反馈值I_dq1相减，并对差值进行比例积分运算，得到所述内转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq1 ^*；根据所述内转子的电角度θ₁对所述电压指令值V_dq1 ^*进行坐标变换，从而得到所述电角度θ₁所对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc1；

获得所述外转子的反馈速度，并根据所述外转子的参考速度得到所述外转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq2 ^*；将所述电流指令值I_dq2 ^*和电流反馈值I_dq2相减，并对差值进行比例积分运算，得到所述外转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq2 ^*；根据所述外转子的电角度θ₂对所述电压指令值V_dq2 ^*进行坐标变换，从而得到所述电角度θ₂所对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc2；

其中，所述电流反馈值I_dq1和所述电流反馈值I_dq2分别为所述电角度θ₁和所述电角度θ₂所对应的旋转坐标系下的电流反馈值。

5.如权利要求1或2所述的单绕组双机端口电机的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：

根据所述三相电流i₊中电流分量的关系，将各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc1′，并对所述三相电压占空比D_abc1′进行调制，从而得到所述第一开关信号；

根据所述三相电流i_-中电流分量的关系，将各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc2′，并对所述三相电压占空比D_abc2′进行调制，从而得到所述第二开关信号。

6.一种单绕组双机端口电机的控制***，所述单绕组双机端口电机包括定子、外转子和内转转子，所述定子中仅设置有一套定子绕组；其特征在于，所述控制***包括：逆变器电路、电流检测电路、电流控制电路以及信号调制电路；

所述逆变器电路包括第一逆变器和第二逆变器，所述第一逆变器的三相桥臂分别与第一套端子相连，所述第二逆变器的三个桥臂分别与第二套端子相连，所述逆变器电路用于分别通过所述第一套端子和所述第二套端子将共轭的三相电流i₊和三相电流i_-通入所述定子绕组；所述三相电流i₊和所述三相电流i_-均包含两种频率的电流分量，且两种电流分量的频率分别与所述内转子和所述外转子的电角频率相关；

所述电流检测电路的第一输入端与所述第一套端子相连，所述电流检测电路的第二输入端与所述第二套端子相连，所述电流检测电路用于分别通过两套端子检测三相电流，以分离不同频率的电流分量并进行坐标变换，从而得到各转子电角度对应的旋转坐标系下的电流反馈值；

所述电流控制电路的第一输入端连接至所述电流检测电路的输出端，所述电流控制电路的第二输入端用于接收各转子的反馈速度，所述电流控制电路用于根据转子转速分别获得各转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据所述电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到各转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

所述信号调制电路的输入端连接至所述电流控制电路的输出端，所述信号调制电路用于对所述三相电压占空比进行叠加，并对叠加结果进行调制，以分别得到用于驱动第一逆变器和第二逆变器中开关管开关信号；

其中，所述第一套端子和所述第二套端子分别由三个端子组成，且各端子分别通过绕组引出线与所述定子绕组相连，使得两套端子分别构成星型三相绕组。

7.如权利要求6所述的单绕组双机端口电机的控制***，其特征在于，所述电流检测电路包括第一加减模块、第二加减模块、第一乘法器、第二乘法器、第一坐标变换模块和第二坐标变换模块；

所述第一加减模块的第一输入端用于接收通过所述第一套端子检测所得的三相电流为i₊'，所述第一加减模块的第二输入端用于接收通过所述第二套端子检测所得的三相电流为i_-'，所述第一加减模块用于将所述三相电流i₊'和所述三相电流为i_-'三相对应相加，以得到三相电流之和；

所述第一乘法器的输入端连接至所述第一加减模块的输出端，所述第一乘法器用于获得所述三相电流之和的一半，以得到所述内转子电角度θ₁对应的静止坐标系下的三相电流I₁'；

所述第一坐标变换模块的输入端连接至所述第一乘法器的输出端，所述第一坐标变换模块用于根据所述电角度θ₁对所述三相电流I₁'进行坐标变化，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq1；

所述第二加减模块的第一输入端用于接收所述三相电流为i₊'，所述第二加减模块的第二输入端用于接收所述三相电流为i_-'，所述第二加减模块用于将所述三相电流i₊'和所述三相电流为i_-'三相对应相减，以得到三相电流之差；

所述第二乘法器的输入端连接至所述第二加减模块的输出端，所述第二乘法器用于获得所述电流之差的一半，以得到所述外转子电角度θ₂对应的静止坐标系下的三相电流I₂'；

所述第二坐标变换模块的输入端连接至所述第二乘法器的输出端，所述第二坐标变换模块用于根据所述电角度θ₂对所述三相电流I₂'进行坐标变换，从而得到对应旋转坐标系下的电流反馈值I_dq2；

所述第一坐标变换模块和所述第二坐标变换模块的输出端共同作为所述电流检测模块的输出端。

8.如权利要求6所述的单绕组双机端口电机的控制***，其特征在于，所述电流控制电路包括两个电流控制模块，分别用于根据内、外转子转速获得转子在旋转坐标系下的电流指令值，并根据所述电流指令值对所获取到的电流反馈值进行反馈调节和坐标变换，从而得到内、外转子电角度对应的静止坐标系下的三相电压占空比；

所述电流控制模块包括速度控制器、电流控制器以及坐标变换单元；

所述速度控制器的输入端用于接收目标转子的反馈速度r，所述速度控制器用于根据所述目标转子的参考速度r^*得到所述目标转子在旋转坐标系下的电流指令值I_dq ^*；

所述电流控制器的第一输入端连接至所述速度控制器的输出端，所述电流控制器的第二输入端用于接收所述目标转子电角度θ对应的旋转坐标系下的电流反馈值I_dq，所述电流控制器用于将所述电流指令值I_dq ^*和所述电流反馈值I_dq之差通过PI控制器处理，得到所述目标转子在旋转坐标系下的电压指令值V_dq ^*；

所述坐标变换单元的输入端连接至所述电流控制器的输出端，所述坐标变换单元用于根据所述电角度θ对所述电压指令值V_dq ^*进行坐标变换，从而得到所述电角度θ对应的静止坐标系下的三相电压占空比D_abc；

其中，所述目标转子为所述内转子或所述内转子。

9.如权利要求6所述的单绕组双机端口的控制***，其特征在于，所述信号调制电路包括第三加减模块、第四加减模块、第一调制模块和第二调制模块；

所述第三加减模块的第一输入端用于接收所述内转子电角度对应的静止坐标系下的三相占空比D_abc1，所述第三加减模块的第二输入端用于接收所述外转子电角度对应的静止坐标系下的三相占空比D_abc2，所述第三加减模块用于根据所述三相电流i₊中电流分量的关系，将所述三相电压占空比D_abc1和所述三相占空比D_abc2相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc1′；

所述第一调制模块的输入端连接至所述第三加减模块的输出端，所述第一调制模块用于对所述三相电压占空比D_abc1′进行调制，从而得到用于驱动所述第一逆变器中开关管的开关信号；

所述第四加减模块的第一输入端用于接收所述三相占空比D_abc1，所述第四加减模块的第二输入端用于接收所述三相占空比D_abc2，所述第四加减模块用于根据所述三相电流i_-中电流分量的关系，将所述三相电压占空比D_abc1和所述三相占空比D_abc2相加或相减，以得到三相电压占空比D_abc2′；

所述第二调制模块的输入端连接至所述第四加减模块的输出端，所述第二调制模块用于对所述三相电压占空比D_abc2′进行调制，从而得到用于驱动所述第一逆变器中开关管的开关信号。