本發(fā)明涉及新能源車輛領域和電機控制領域，特別涉及一種用于雙繞組電機的零轉矩d軸交變磁場的控制方法。

背景技術：

傳統(tǒng)內燃機車輛的普及在給人們帶來方便，舒適與快捷的現(xiàn)代生活的同時，也給現(xiàn)代社會帶來了越來越多的問題比如能源危機和環(huán)境污染。為了解決這一系列的由傳統(tǒng)內燃機車輛帶來的社會問題，各國都在努力發(fā)展新型低排放或零排放的新能源車輛。單一的電源系統(tǒng)加普通電機的結構形式，已經不能滿足現(xiàn)在新能源車輛越來越高的使用要求，而復合電源作為一種新型的電源系統(tǒng)則十分適合用在新能源車輛上。為了配合復合電源使用，研究者提出了多繞組電機的理念，經過實踐驗證雙繞組電機更能適用于多工況需求，降低制造成本，提高系統(tǒng)性能。

雙繞組電機上的兩套繞組，可以有ABC繞組做正功、abc繞組做正功；ABC繞組做正功、abc繞組做負功；ABC繞組做負功、abc繞組做正功；ABC繞組做負功、abc繞組做負功上四種工作狀態(tài)，但是目前，當雙繞組電機處于0轉矩、0轉速狀態(tài)時，兩套繞組能夠進行能量交換仍然是一個技術難題。

技術實現(xiàn)要素：

現(xiàn)階段，當雙繞組電機處于轉動狀態(tài)或處于有轉動趨勢的狀態(tài)時，可以實現(xiàn)兩套繞組進行能量；但當雙繞組電機處于0轉矩、0轉速狀態(tài)時，兩套繞組不能很好的進行能量交換。本發(fā)明解決的技術問題是在雙繞組電機處于0轉矩、0轉速狀態(tài)時，實現(xiàn)兩套繞組之間進行能量交換。

為解決以上技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種用于雙繞組電機的零轉矩d軸交變磁場的控制方法，本控制方法所用的裝置為雙繞組電機，包括定子和轉子，定子包括定子鐵芯和繞設于定子鐵芯上的兩套互相獨立的繞組，兩套繞組之間能夠在該控制方法的控制下進行能量交換；所述的雙繞組電機為外轉子永磁電機、內轉子永磁電機或交流感應電機中的一種；所述的兩套繞組的匝數可以相同，也可以不同；所述的兩套繞組在空間上可以呈任意電角度夾角布置，且均為三相繞組，三相繞組各相軸線在空間上互為120°電角度。所述的控制方法具體包括以下步驟：

第一步，建立直角坐標系

對于三相繞組電機，各組繞的磁軸線在空間各差120°電角度。以每相繞組的軸線作為一個坐標軸，便可以得到定子三相坐標系，即a-b-c三相坐標系，如圖1所示。為了簡化數學模型使模型降階通常把三相電磁量變換成兩相電磁量，即把定子三相坐標系中的電磁量變換到兩相坐標系中進行運算，所以又定義了定子兩相靜止坐標系，即β-α坐標系。a-b-c三相坐標系的三個坐標軸分別用a、b、c表示，β-α兩相坐標系的兩個坐標軸分別用β、α表示，通常使α軸與a軸重合，如圖2所示。

在矢量變換控制系統(tǒng)中還定義了一個同步旋轉坐標系d-q坐標系，所述的d-q坐標系為一個轉子兩相直角坐標系，橫坐標軸用d表示，縱坐標軸用q表示，如圖3。與β-α坐標系不同的是d-q坐標系是旋轉的，其旋轉的角速度ω為定子旋轉磁場的角速度，與β-α坐標系夾角為θ。旋轉坐標系中橫坐標軸d軸與轉子磁場方向相同，垂直于轉子磁場方向為q軸。

第二步，如圖4，把定子的三相繞組電流iA、iB、iC經過Clake變換等效投影到定子兩相靜止坐標系的α、β軸上，得到iα、iβ；然后將iα、iβ經過Park變換等效投影到轉子兩相直角坐標系的d、q軸上，得到電流iq、id。

在定子鐵芯上的兩套互相獨立的繞組中，其中任意一套繞組產生三相繞組電流iA1、iB1、iC1，該組三相繞組電流經過Clake變換等效投影到定子兩相靜止坐標系的α、β軸上，得到電流iα1、iβ1，將iα、iβ經過Park變換等效投影到轉子兩相直角坐標系上，得到電流iq1、id1。

在雙繞組電機處于0轉矩、0轉速狀態(tài)時，通過控制一套繞組的三相繞組電流iA1、iB1、iC1，使兩套繞組在轉子兩相直角坐標系上等效的電流id正負交替變化,iq＝0，id正負交替變化的結果使該套繞組在另一套繞組中產生感應電動勢，兩套繞組進行能量交換，完成兩套繞組的能量傳遞，反之亦然；iq＝0的結果使定子產生的磁場與d軸平行，在q軸上無電流矢量分量，電機轉子所受電磁轉矩為零，保持靜止。

本發(fā)明的有益效果為：在雙繞組電機上應用所述的零轉矩d軸交變磁場控制方法，當雙繞組電機的定轉子處于相對靜止狀態(tài)時，兩套繞組能夠進行能量交換，并使雙繞組電機的定轉子仍然保持相對靜止狀態(tài)，進而實現(xiàn)在車輛在任何工況下，兩套繞組都能進行能量交換。特別地，如果把本發(fā)明應用在燃料電池車輛上，在燃料電池車輛停車，雙繞組電機定轉子處于相對靜止狀態(tài)時，可以實現(xiàn)所述的兩套繞組進行能量交換，進而實現(xiàn)燃料電池向二次電池或超級電容器充電，并且使車輛仍然處于停車狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所用定子三相坐標系的原理示意圖。

圖2是本發(fā)明所用定子兩相靜止坐標系的原理示意圖。

圖3是本發(fā)明所用同步旋轉d-q坐標系的原理示意圖。

圖4是本發(fā)明所用控制方法的原理示意圖。

圖5是本發(fā)明用于雙繞組外轉子永磁電機上時的控制示意圖。

圖6是本發(fā)明用于雙繞組內轉子永磁電機上時的控制示意圖。

圖7是本發(fā)明用于雙繞組交流感應電機上時的控制示意圖。

圖中：1轉子；2定子；ABC為定子上的一套繞組，A+、B+、C+分別為繞組的輸入端，A-、B-、C-分別為繞組的輸出端；abc為定子上的另外一套繞組，a+、b+、c+分別為繞組的輸入端，a-、b-、c-分別為繞組的輸出端。

具體實施方式

本發(fā)明提出的一種用于雙繞組電機的零轉矩交變d軸磁場變化的控制方法，可以用于外轉子永磁電機(如圖5)、內轉子永磁電機(如圖6)，交流感應電機(如圖7)。

特別地，當本發(fā)明用于雙繞組外轉子永磁電機上時，如圖5，所述的雙繞組外轉子永磁電機包括定子2和轉子1，所述的定子2包括定子鐵芯和繞設于所述定子鐵芯上的兩套繞組，其中ABC為定子上的一套繞組，A+、B+、C+分別為繞組的輸入端，A-、B-、C-分別為繞組的輸出端；abc為定子上的另外一套繞組，a+、b+、c+分別為繞組的輸入端，a-、b-、c-分別為繞組的輸出端。所述的兩套繞組的匝數根據為兩套繞組供電的電源電壓不同而不同，例如：一套繞組的匝數為5，另一套繞組的匝數為10；所述的兩套繞組在空間上呈0°電角度夾角布置，均為三相繞組，三相繞組各相軸線在空間上互為120°電角度。在雙繞組外轉子永磁電機處于0轉矩、0轉速狀態(tài)時，通過零轉矩矢量控制技術，控制兩套繞組產生的iq＝0，id正負交替變化，在另一套繞組中產生感應電動勢，電壓變比為5:10，電流變比為10:5，實現(xiàn)所述的兩套繞組進行能量交換，且電機轉子所受電磁轉矩為零，保持靜止。

特別地，當本發(fā)明用于雙繞組內轉子永磁電機上時，如圖6，所述的雙繞組內轉子永磁電機包括定子2和轉子1，所述的定子2包括定子鐵芯和繞設于所述定子鐵芯上的兩套繞組，其中ABC為定子上的一套繞組，A+、B+、C+分別為繞組的輸入端，A-、B-、C-分別為繞組的輸出端；abc為定子上的另外一套繞組，a+、b+、c+分別為繞組的輸入端，a-、b-、c-分別為繞組的輸出端。所述的兩套繞組的匝數根據為兩套繞組供電的電源電壓不同而不同，例如：一套繞組的匝數為5，另一套繞組的匝數為5；所述的兩套繞組在空間上呈30°電角度夾角布置，均為三相繞組，三相繞組各相軸線在空間上互為120°電角度。在雙繞組內轉子永磁電機處于0轉矩、0轉速狀態(tài)時，通過零轉矩矢量控制技術，控制兩套繞組產生的iq＝0，id正負交替變化，在另一套繞組中產生感應電動勢，電壓變比為5:5，電流變比為5:5，實現(xiàn)所述的兩套繞組進行能量交換，且電機轉子所受電磁轉矩為零，保持靜止。

特別地，當本發(fā)明用于雙繞組交流感應電機上時，如圖7，所述的雙繞組交流感應電機包括定子2和轉子1，所述的定子2包括定子鐵芯和繞設于所述定子鐵芯上的兩套繞組，其中ABC為定子上的一套繞組，A+、B+、C+分別為繞組的輸入端，A-、B-、C-分別為繞組的輸出端；abc為定子上的另外一套繞組，a+、b+、c+分別為繞組的輸入端，a-、b-、c-分別為繞組的輸出端。所述的兩套繞組的匝數根據為兩套繞組供電的電源電壓不同而不同，例如：一套繞組的匝數為5，另一套繞組的匝數為10；所述的兩套繞組在空間上呈0°電角度夾角布置，均為三相繞組，三相繞組各相軸線在空間上互為120°電角度。在雙繞組交流感應電機處于0轉矩、0轉速狀態(tài)時，通過零轉矩矢量控制技術，控制兩套繞組產生的iq＝0，id正負交替變化，在另一套繞組中產生感應電動勢，電壓變比為5:10，電流變比為10:5，實現(xiàn)所述的兩套繞組進行能量交換，且電機轉子所受電磁轉矩為零，保持靜止。