技术领域
[0001] 本发明属于电机控制领域，特别涉及一种基于单双dq分时闭环的双三相电机起动控制方法。
相关背景技术
[0002] 双三相电机由为双Y移30°电机，即定子为双绕组结构，两套绕组相差30°电角度，如图1所示。双三相电机具有两套中性点隔离的三相绕组，可以将两套绕组作为一个整体进行坐标变换整体控制，也可以对两套绕组分别进行坐标变换分别控制。双三相电机的矢量控制主要分为矢量空间解耦控制与双dq控制。双dq控制的基本原理是将每一套三相绕组看作独立单元，采用类似单三相电机的矢量控制方法，其原理框图如图2所示。矢量空间解耦控制的基本原理是将六相电机的各变量分别映射到3个彼此正交的子空间，即基波子空间、谐波子空间和零序子空间，对基波电流和谐波电流分别进行跟踪控制，从而达到抑制谐波的效果。
[0003] 由于双三相电机的两套绕组间互感的影响，导致其电磁耦合问题突出，且随着转速升高耦合情况更加严重，导致电流波形畸变不受控，容易引发电流峰值过大烧坏硬件电路，导致发动机起动失败。在耦合过大的情况下采用双dq控制谐波得不到抑制会造成系统的不稳定，采用矢量空间解耦控制谐波的抑制效果也有限。
具体实施方式
[0035] 本发明提供一种基于单双dq分时闭环的双三相电机起动控制方法，是一种利用电机双Y移相30°定子绕组特性完成双三相电机起动的控制方法，依次含有以下几个步骤：
[0036] 步骤1：给定励磁机交流励磁电压，设定脱开转速，采集主发电机两套绕组的三相电流，通过Clark和PARK变换得到旋转坐标系d轴和q轴电流。通过转速电流双闭环对主发电机两套绕组的d轴和q轴电流分别进行控制。通过判断实际转速，确定当前电机所处的转速段，从而采取双dq或单dq不同控制方式。
[0037] 步骤2：在中低速段，转速范围为0～n1，采用第一双dq控制方式，使用两套绕组进行起动，转速环输出主发电机总参考电流 通过电流角δ计算dq轴电流的参考值绕组一和绕组二的d轴和q轴的电流参考值设置相同，计算公式如下：
[0038]
[0039] 步骤3：在过渡段，转速范围为n1～n2，采用第二双dq控制方式，转速环输出的电流参考值只对第一套绕组d轴和q轴电流进行控制，当转速为n1时d轴和q轴的参考电流为第二套绕组的参考电流随转速n增大以恒定速度减小为0，计算公式如下：
[0040]
[0041] n为当前电机的实际转速。
[0042] 步骤4：在高速段，转速范围为n2～n3，n3为脱开转速，采用单dq控制方式。在转速n等于n2时断开第二套绕组的起动接触器，转速环输出的参考电流只对第一套绕组d轴和q轴电流进行控制，计算公式如下：
[0043]
[0044] 步骤5：在低转速段和过渡段，对d轴和q轴电流PI调节器输出的Ud1、Uq1、Ud2、Uq2进行反PARK变换，分别得到两套绕组等效两相静止坐标系下电压Uα1、Uβ1、Uα2、Uβ2，经SVPWM变换后得到施加在电机定子两套绕组上的双三相电压，进行电机起动控制。在高转速段，对d轴和q轴电流PI调节器输出的Ud1、Uq1进行反PARK变换，得到一套绕组等效两相静止坐标系下电压Uα1、Uβ1，经SVPWM变换后得到施加在电机定子第一套绕组上的电压，完成电机起动控制。起动过程中所用的参考电流通过步骤2‑4持续获取。
[0045] 实施例一
[0046] 所用主发电机两套绕组空间位置关系及电机旋转正方向如图1所示。
[0047] 本实施例通过转速电流双闭环进行矢量控制，根据转速进行分段控制，在中低速段进行双dq控制，在高速段进行第一套绕组单dq控制，在过渡段对两套绕组的电流进行平滑过渡，如图3所示，包含的具体步骤如下：
[0048] 步骤1：对励磁机施加380V/400Hz的单相交流励磁电压，该交流励磁电压形成交流磁场，通过励磁机转子、旋转整流器及主发电机励磁绕组的回路，为主发电机提供励磁电流。设定脱开转速为9600r/min，通过转速电流双闭环对电机两套绕组的d轴和q轴电流分别进行控制，电流角设置为90°。
[0049] 步骤2：在0～6400r/min中低速段，采用第一双dq控制，转速环PI调节器通过参考转速和实际转速差值计算得出总参考电流 通过电流角δ计算得d轴参考电流 和q轴参考电流 两套绕组电流环的参考值计算如下：
[0050]
[0051] 步骤3：在6400～7200r/min过渡段，采用第二双dq控制。在6400r/min时保存第二套绕组的参考电流 和 并将第二套绕组的参考电流随着转速n升高以恒定速度减小为零。转速环PI调节器通过参考转速和实际转速计算得出参考电流，通过电流角计算得d轴参考电流 和q轴参考电流 作为第一套绕组的电流参考值，两套绕组电流环的参考值计算如下：
[0052]
[0053] 步骤4：对在7200～9600r/min高速段，进行第一套绕组单dq控制。在7200r/min时断开第二套绕组起动接触器，不对第二套绕组进行控制，转速环PI调节器通过参考转速和实际转速计算得出总参考电流，通过电流角计算得d轴参考电流 和q轴参考电流 作为第一套绕组的电流参考值：
[0054]
[0055] 步骤5：在低转速段和过渡段，采集第一套绕组和第二套绕组的三相电流Ia1、Ib1、Ic1和Ia2、Ib2、Ic2，通过Clark和PARK变换得到第一套绕组和第二套绕组dq轴的实际电流Id1、Iq1和Id2、Iq2，电流环PI调节器通过dq轴的参考电流和实际电流的差值计算得第一套绕组和第二套绕组dq轴的参考电压Ud1、Uq1和Ud2、Uq2。对Ud1、Uq1和Ud2、Uq2进行反PARK变换，分别得到等效两相静止坐标系下电压Uα1、Uβ1和Uα2、Uβ2，经SVPWM变换后得到施加在电机定子两套绕组上的双三相电压，从而进行电机起动控制。在高转速段，采集第一套绕组的三相电流Ia1、Ib1、Ic1，通过Clark和PARK变换得到dq轴的实际电流Id1、Iq1，电流环PI调节器通过dq轴的参考电流和实际电流的差值计算得电压Ud1、Uq1。对Ud1、Uq1进行反PARK变换，得到第一套绕组等效两相静止坐标系下电压Uα1、Uβ1，经SVPWM变换后得到施加在电机定子第一套绕组上的电压。通过以上单双dq分时闭环，完成双三相电机的起动控制，起动过程中所用的参考电流通过步骤2‑4持续获取。
[0056] 图4所示为实施例一起动过程仿真结果，从图中可以看出双dq切换至单dq过程中电流过渡平滑，转矩和转速没有较大突变。
[0057] 实施例二
[0058] 实施例二除步骤3之外，其他步骤与实施例一相同。在过渡段，第二套绕组电流环的参考值随着转速n的增大以逐渐减小的速度减小至零。
[0059] 步骤3：在6400～7200r/min过渡段，进行双dq控制到单dq控制过渡。在6400r/min时保存第二套绕组的参考电流 和 并将第二套绕组的参考电流随着转速n升高以逐渐减小的速度减小至零。转速环PI调节器通过参考转速和实际转速计算得出参考电流，通过电流角计算得 和 作为第一套绕组的电流参考值，两套绕组电流环的参考值计算如下：
[0060]
[0061] 图5所示为实施例二起动过程仿真结果，从图中可以看出双dq切换至单dq过程中电流变化率由大减小，过渡平滑，转矩和转速没有较大突变。
