电推进装置的驱动系统及控制方法与流程

1.本技术涉及飞行器电源系统技术领域，尤其涉及一种电推进装置的驱动系统及控制方法。


背景技术：

2.飞机电推进装置以电能作为推进器的能量来源，通过分布在飞机机翼和机身的单个或多个推进电机驱动推进器(如电涵道风扇、螺旋桨等)产生推力，能够降低飞机的燃油消耗和污染物排放，从而支持航空业绿色发展。
3.相关技术中，飞机电推进装置采用电机驱动，现有技术通常采用n相y绕组电机拓扑，由单一逆变器供电，实现电能到机械能的能量转换，逆变器的直流电压等于电机线电压。
4.但是，上述的技术方案中，电压利用率低，影响了电机的扩速运行能力；受到逆变器开关频率的限制，电流谐波较大，导致电机转矩波动大的问题。


技术实现要素：

5.本技术提供一种电推进装置的驱动系统及控制方法，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。
6.本技术的第一个方面是提供一种电推进装置的驱动系统，包括控制器、第一逆变器、第二逆变器以及驱动件；所述第一逆变器和所述第二逆变器分别连接于所述驱动件的两侧，并将转化后的第一交流电能和第二交流电能分别提供给所述驱动件；所述第一逆变器与所述第二逆变器均与所述控制器连接，所述控制器控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器向所述驱动件提供交流电能。
7.本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统，包括控制器、第一逆变器、第二逆变器以及驱动件，所述第一逆变器和所述第二逆变器分别连接于所述驱动件的两侧，并将转化后的第一交流电能和第二交流电能分别提供给所述驱动件。通过第一逆变器和第二逆变器可以实现多能源混合给驱动件提供电能，有效地提高了直流电压的利用率，减少电机的电流谐波和转矩波动。同时，控制器控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器向所述驱动件提供交流电能，可便于根据用户的需求，灵活实现多能源组合混合供电，达到更好的控制性能。
8.在根据第一方面的可选的实施例中，电推进装置的驱动系统还包括第一供电单元和第二供电单元；所述第一供电单元与所述第一逆变器连接，并向所述第一逆变器提供第一直流电能，所述第一逆变器将所述第一直流电能转化为所述第一交流电能；所述第二供电单元与所述第二逆变器连接，并向所述第二逆变器提供第二直流电能，所述第二逆变器将所述第二直流电能转化为所述第二交流电能。
9.在根据第一方面的可选的实施例中，所述第一供电单元包括发电机，所述第二供电单元包括蓄电池；或，所述第一供电单元包括蓄电池，所述第二供电单元包括发电机。
10.在根据第一方面的可选的实施例中，所述驱动件包括开绕组推进电机，所述第一逆变器与所述第二逆变器分别与所述开绕组推进电机电枢绕组的两端连接。
11.在根据第一方面的可选的实施例中，所述控制器采集所述驱动件的电枢电流和转子位置，并结合所述第一逆变器和所述第二逆变器的母线电压，通过所述控制器的处理单元，获取所述第一逆变器和所述第二逆变器的开关控制信号，以控制所述第一逆变器和所述第二逆变器是否向所述驱动件提供交流电能。
12.本技术的第二个方面还提供一种控制方法，基于上述的电推进装置的驱动系统，包括：
13.根据控制器采集驱动件的转子位置，获取所述驱动件的转速；
14.根据所述驱动件的转速，获取所述驱动件的电枢电流的目标值；
15.根据所述驱动件的电枢电流的目标值，获取交轴电流目标值；
16.根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并结合所述驱动件的电枢电流的目标值，获取直轴电流目标值；
17.根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，获取旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流；
18.根据所述直轴电流目标值、所述直轴电流、所述交轴电流目标值以及所述交轴电流，并结合电压前馈控制模块，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值；
19.根据所述旋转坐标系下的直轴电压目标值、交轴电压目标值以及所述驱动件的转子位置，获取两相静止坐标系下的电压目标值，并由此获取第一逆变器和第二逆变器的开关控制信号。
20.本技术提供的控制方法由于包括基于上述的电推进装置的驱动系统，因此也具有上述的有效地提高了直流电压的利用率，减少电机的电流谐波和转矩波动；同时，能够灵活实现多能源组合混合供电，达到更好的控制性能的技术效果。
21.在根据第二方面的可选的实施例中，所述根据控制器采集驱动件的转子位置，获取所述驱动件的转速，根据所述控制器中设置的转速目标值和所述驱动件的转速，通过转速控制模块，获取所述驱动件的电枢电流的目标值，具体包括：
22.根据控制器采集驱动件的转子位置，并通过所述转子位置的微分得到所述驱动件的转速；
23.根据所述控制器中设置的转速目标值和所述驱动件的转速，通过转速控制模块，获取所述驱动件的电枢电流的目标值；和/或，
24.所述根据所述驱动件的电枢电流的目标值，获取交轴电流目标值；根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并结合所述驱动件的电枢电流的目标值，获取直轴电流目标值；根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，获取旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，具体包括：
25.根据所述驱动件的电枢电流的目标值，按照最大转矩电流比算法获取交轴电流目标值；
26.根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并将所述母线电压传输给弱磁控制模块，经过所述弱磁控制模块的计算；所述弱磁控制模块的计算，获取直轴电流目标值；
27.根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，通过park变换为旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流。
28.在根据第二方面的可选的实施例中，所述根据所述直轴电流目标值、所述直轴电流、所述交轴电流目标值以及所述交轴电流，并结合电压前馈控制模块，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值，根据所述旋转坐标系下的直轴电压目标值、交轴电压目标值以及所述驱动件的转子位置，获取两相静止坐标系下的电压目标值，具体包括：
29.所述直轴电流目标值和所述直轴电流提供给直轴电流控制模块，所述交轴电流目标值和所述交轴电流提供给交轴电流控制模块，结合电压前馈控制模块，基于电压矢量分解，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值；
30.根据所述旋转坐标系下的所述直轴电压目标值、所述交轴电压目标值以及所述驱动件的转子位置，通过park反变换为两相静止坐标系下的电压目标值。
31.在根据第二方面的可选的实施例中，所述基于电压矢量分解，获取直轴电压目标值和交轴电压目标值，通过park反变换将旋转坐标系下的所述直轴电压目标值和所述交轴电压目标值变换为两相静止坐标系下的电压目标值，具体包括：
32.根据直轴电压目标值和交轴电压目标值，计算得到总电压矢量vs，总电压矢量vs分解为第一电压矢量v1和第二电压矢量v2；
33.所述第一电压矢量v1分解为第一直轴电压v
1d
和第一交轴电压v
1q
，通过park反变换将所述第一直轴电压v
1d
和所述第一交轴电压v
1q
变换为两相静止坐标系下的第一α轴电压v
1α
和第一β轴电压v
1β
；
34.所述第二电压矢量v2分解为第二直轴电压v
2d
和第二交轴电压v
2q
，通过park反变换将所述第二直轴电压v
2d
和所述第二交轴电压v
2q
变换为两相静止坐标系下的第二α轴电压v
2α
和第二β轴电压v
2β
；和/或，
35.所述通过空间矢量脉宽调制计算得到第一逆变器和第二逆变器的开关器件的开关控制信号，分别发送给所述第一逆变器和所述第二逆变器，具体包括：
36.所述第一α轴电压v
1α
和所述第一β轴电压v
1β
通过空间矢量脉宽调制计算得到控制第一逆变器的开关器件的开关控制信号；
37.所述第二α轴电压v
2α
和所述第二β轴电压v
2β
通过空间矢量脉宽调制计算得到控制第二逆变器的开关器件的开关控制信号。
38.在根据第二方面的可选的实施例中，控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的最大功率输出需求指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is反相；或，
39.控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的功率回馈或充电需求指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is同相；或，
40.控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的最大电压输出需求指令时，第二电压矢量v2与第一电压矢量v1反相；或，
41.控制器接收到数据总线的第一供电单元单独工作的指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is垂直；或，
42.控制器接收到数据总线的第二供电单元单独工作的指令时，第一电压矢量v1与控
制器采集的驱动件的电枢电流is垂直。
43.本技术的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
44.通过参照附图的以下详细描述，本技术实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本技术的多个实施例进行说明，其中：
45.图1为本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统的示意图；
46.图2为本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统的具体示例图；
47.图3为本技术实施例提供的控制方法的示意图；
48.图4为混合供电模式下最大功率输出需求时的控制矢量图；
49.图5为混合供电模式下功率回馈或充电需求时的控制矢量图；
50.图6为混合供电模式下最大电压输出需求时的控制矢量图；
51.图7为第一供电单元独立供电模式下的控制矢量图；
52.图8为第二供电单元独立供电模式下的控制矢量图。
具体实施方式
53.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
54.应当理解的是，下面的实施例并不限制本技术所保护的方法中各步骤的执行顺序。本技术的方法的各个步骤在不相互矛盾的情况下能够以任意可能的顺序并且能够以循环的方式来执行。
55.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
56.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
58.飞机电推进装置以电能作为推进器的能量来源，通过分布在飞机机翼和机身的单个或多个推进电机驱动推进器(如电涵道风扇、螺旋桨等)产生推力，能够降低飞机的燃油消耗和污染物排放，从而支持航空业绿色发展。
59.相关技术中，飞机电推进装置采用电机驱动，现有技术通常采用n相y绕组电机拓扑，由单一逆变器供电，实现电能到机械能的能量转换，逆变器的直流电压等于电机线电压。
60.但是，上述的技术方案中，电压利用率低，影响了电机的扩速运行能力；受到逆变器开关频率的限制，电流谐波较大，导致电机转矩波动大的问题。
61.有鉴于此，本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统，包括控制器、第一逆变器、第二逆变器以及驱动件，所述第一逆变器和所述第二逆变器分别连接于所述驱动件的两侧，并将转化后的第一交流电能和第二交流电能分别提供给所述驱动件。通过第一逆变器和第二逆变器可以实现多能源混合给驱动件提供电能，有效地提高了直流电压的利用率，减少电机的电流谐波和转矩波动。同时，控制器控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器向所述驱动件提供交流电能，可便于根据用户的需求，灵活实现多能源组合混合供电，达到更好的控制性能。
62.如图1所示，图1为本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统的示意图。本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统，包括控制器、第一逆变器、第二逆变器以及驱动件；所述第一逆变器和所述第二逆变器分别连接于所述驱动件的两侧，并将转化后的第一交流电能和第二交流电能分别提供给所述驱动件；所述第一逆变器与所述第二逆变器均与所述控制器连接，所述控制器控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器向所述驱动件提供交流电能。
63.本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统，包括控制器、第一逆变器、第二逆变器以及驱动件，所述第一逆变器和所述第二逆变器分别连接于所述驱动件的两侧，并将转化后的第一交流电能和第二交流电能分别提供给所述驱动件。通过第一逆变器和第二逆变器可以实现多能源混合给驱动件提供电能，有效地提高了直流电压的利用率，减少电机的电流谐波和转矩波动。同时，控制器控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器向所述驱动件提供交流电能，可便于根据用户的需求，灵活实现多能源组合混合供电，达到更好的控制性能。
64.在可选地示例性实施例中，电推进装置的驱动系统还包括第一供电单元和第二供电单元；所述第一供电单元与所述第一逆变器连接，并向所述第一逆变器提供第一直流电能，所述第一逆变器将所述第一直流电能转化为所述第一交流电能；所述第二供电单元与所述第二逆变器连接，并向所述第二逆变器提供第二直流电能，所述第二逆变器将所述第二直流电能转化为所述第二交流电能。
65.需要说明的是，具体地，在本实施例中，电推进装置的驱动系统还包括第一供电单元和第二供电单元，分别向第一逆变器和第二逆变器提供第一直流电能或者第二直流电能，进而实现多能源混合供电，有效地提高了直流电压的利用率。
66.还需要说明的是，本技术实施例提供的第一逆变器和第二逆变器共同构成了双边逆变器，第一供电单元和第二供电单元共同构成了双供电单元。
67.可以理解的是，这里并不对逆变器和供电单元的具体个数进行限定，在其它具体实施例中，还可以根据用户的具体需求，将逆变器和供电单元的数量设置为其他数值。
68.在可选地示例性实施例中，第一供电单元和第二供电单元分别为不同种类的直流电源。
69.示例性地，所述第一供电单元包括发电机，所述第二供电单元包括蓄电池；或，所述第一供电单元包括蓄电池，所述第二供电单元包括发电机。
70.需要说明的是，所述第一供电单元包括发电机，所述第二供电单元包括蓄电池；或，所述第一供电单元包括蓄电池，所述第一供电单元包括发电机。也就是第一供电单元为发电机或蓄电池中的一种，第二供电单元为发电机或蓄电池中的另一种，其中发电机和蓄电池均为直流电源。
71.还需说明的是，这里并不对第一供电单元和第二供电单元对于直流电源的选择进行限定，在其它具体实施例中，还可以根据用户的具体需求，将还可以将直流电源设置为燃料电池等。
72.如图2所示，图2为本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统的具体示例图。示例性地，在本实施例中，第一供电单元为发电机，第二供电单元为蓄电池。
73.在可选地示例性实施例中，在本实施例中，开绕组推进电机为多相永磁同步电机。
74.示例性地，在本实施例中，开绕组推进电机三相永磁同步电机。适应性地，第一逆变器和第二逆变器均由母线电容和六个开关器件组成。
75.优选地，第一逆变器和第二逆变器的开关器件的数量为多相永磁同步电机的相数的两倍。也即多相永磁同步电机为n相永磁同步电机，则逆变器的开关器件的个数为2n。
76.在可选地示例性实施例中，所述驱动件包括开绕组推进电机，所述第一逆变器与所述第二逆变器分别与所述开绕组推进电机电枢绕组的两端连接。
77.需要说明的是，具体地，在本实施例中，将驱动件设置为开绕组推进电机，所述第一逆变器与所述第二逆变器分别与所述开绕组推进电机电枢绕组的两端连接，用于实现第一逆变器和第二逆变器向开绕组推进电机提供第一交流电能和第二交流电能。
78.在可选地示例性实施例中，电推进装置的驱动系统还包括电推进装置，所述电推进装置与所述驱动件连接，所述驱动件驱动所述电推进装置。
79.需要说明的是，具体地，在本实施例中，电推进装置的驱动系统还包括电推进装置，所述电推进装置与所述驱动件连接，在运行过程中，驱动件驱动电推进装置产生动力。
80.具体地，在本实施例中，第一供电单元和第二供电单元所提供的第一直流电能和第二直流电能，经过第一逆变器和第二逆变器变换为幅值和频率可调的第一交流电能和第二交流电能，在控制器的控制下，并分别从开绕组推进电机的两端为开绕组推进电机供电，开绕组推进电机将电能转化为机械能，从转动轴输出轴功率，进而驱动电推进装置产生动力，进而为飞行器提供动力来源。
81.在可选地示例性实施例中，所述控制器采集所述驱动件的电枢电流和转子位置，并结合所述第一逆变器和所述第二逆变器的母线电压，通过所述控制器的处理单元，获取所述第一逆变器和所述第二逆变器的开关控制信号，以控制所述第一逆变器和所述第二逆变器是否向所述驱动件提供交流电能。
82.需要说明的是，具体地，在本实施例中，所述控制器采集所述驱动件的电枢电流和
转子位置，并结合所述第一逆变器和所述第二逆变器的母线电压，通过所述控制器的处理单元，获取所述第一逆变器和所述第二逆变器的开关控制信号，以控制所述第一逆变器和所述第二逆变器是否向所述驱动件提供交流电能，也就是具有三种供电模式，第一逆变器单独向驱动件提供交流电能，或者第二逆变器单独向驱动件提供交流电能，或者第一逆变器和第二逆变器均向驱动件提供交流电能，进而可基于用户的具体需求，实现灵活实现多能源组合混合供电，达到更好的控制性能。
83.本技术还提供了一种控制方法，如图3所示，包括：
84.根据控制器采集驱动件的转子位置，获取所述驱动件的转速；
85.根据所述驱动件的转速，获取所述驱动件的电枢电流的目标值；
86.根据所述驱动件的电枢电流的目标值，获取交轴电流目标值；
87.根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并结合所述驱动件的电枢电流的目标值，获取直轴电流目标值；
88.根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，获取旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流；
89.根据所述直轴电流目标值、所述直轴电流、所述交轴电流目标值以及所述交轴电流，并结合电压前馈控制模块，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值；
90.根据所述旋转坐标系下的直轴电压目标值、交轴电压目标值以及所述驱动件的转子位置，获取两相静止坐标系下的电压目标值，并由此获取第一逆变器和第二逆变器的开关控制信号。
91.本技术提供的控制方法由于包括基于上述的电推进装置的驱动系统，因此也具有上述的有效地提高了直流电压的利用率，减少电机的电流谐波和转矩波动；同时，能够灵活实现多能源组合混合供电，达到更好的控制性能的技术效果。
92.在可选地示例性实施例中，所述根据控制器采集驱动件的转子位置，获取所述驱动件的转速，根据所述控制器中设置的转速目标值和所述驱动件的转速，通过转速控制模块，获取所述驱动件的电枢电流的目标值，具体包括：
93.根据控制器采集驱动件的转子位置，并通过所述转子位置的微分得到所述驱动件的转速；
94.根据所述控制器中设置的转速目标值和所述驱动件的转速，通过转速控制模块，获取所述驱动件的电枢电流的目标值。
95.在可选地示例性实施例中，所述根据所述驱动件的电枢电流的目标值，获取交轴电流目标值；根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并结合所述驱动件的电枢电流的目标值，获取直轴电流目标值；根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，获取旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，具体包括：
96.根据所述驱动件的电枢电流的目标值，按照最大转矩电流比(mtpa)算法获取交轴电流目标值；
97.根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并将所述母线电压传输给弱磁控制模块，经过所述弱磁控制模块的计算；所述弱磁控制模块的计算，获取直轴电流目标值；
98.根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，通过park变换为旋转坐标系下
的直轴电流和交轴电流；
99.在可选地示例性实施例中，所述根据所述直轴电流目标值、所述直轴电流、所述交轴电流目标值以及所述交轴电流，并结合电压前馈控制模块，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值，根据所述旋转坐标系下的直轴电压目标值、交轴电压目标值以及所述驱动件的转子位置，获取两相静止坐标系下的电压目标值，具体包括：
100.所述直轴电流目标值和所述直轴电流提供给直轴电流控制模块，所述交轴电流目标值和所述交轴电流提供给交轴电流控制模块，结合电压前馈控制模块，基于电压矢量分解，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值；
101.根据所述旋转坐标系下的所述直轴电压目标值和所述交轴电压目标值，通过park反变换为两相静止坐标系下的电压目标值。
102.在可选地示例性实施例中，所述基于电压矢量分解，获取直轴电压目标值和交轴电压目标值，通过park反变换将旋转坐标系下的所述直轴电压目标值和所述交轴电压目标值变换为两相静止坐标系下的电压目标值，具体包括：
103.根据直轴电压目标值和交轴电压目标值，计算得到总电压矢量vs，总电压矢量vs分解为第一电压矢量v1和第二电压矢量v2；
104.所述第一电压矢量v1分解为第一直轴电压v
1d
和第一交轴电压v
1q
，通过park反变换将所述第一直轴电压v
1d
和所述第一交轴电压v
1q
变换为两相静止坐标系下的第一α轴电压v
1α
和第一β轴电压v
1β
；
105.所述第二电压矢量v2分解为第二直轴电压v
2d
和第二交轴电压v
2q
，通过park反变换将所述第二直轴电压v
2d
和所述第二交轴电压v
2q
变换为两相静止坐标系下的第二α轴电压v
2α
和第二β轴电压v
2β
；
106.在可选地示例性实施例中，所述通过空间矢量脉宽调制(svpwm)计算得到第一逆变器和第二逆变器的开关器件的开关控制信号，分别发送给所述第一逆变器和所述第二逆变器，具体包括：
107.所述第一α轴电压v
1α
和所述第一β轴电压v
1β
通过空间矢量脉宽调制计算得到控制第一逆变器的开关器件的开关控制信号；
108.所述第二α轴电压v
2α
和所述第二β轴电压v
2β
通过空间矢量脉宽调制计算得到控制第二逆变器的开关器件的开关控制信号。
109.在可选地示例性实施例中，根据飞行器的需求，具有三种工作模式，第一种为第一供电单元和第二供电单元均工作；第二种为第一供电单元单独工作；第三种为第二供电单元单独工作。其中，第一种工作模式，也即第一供电单元和第二供电单元均工作时，又包括了飞行器的三种不同需求的选择，第一种需求为飞行器的最大功率输出需求，第二种需求为飞行器的功率回馈或充电需求，第三种需求为飞行器的最大电压输出需求。
110.在可选地示例性实施例中，控制方法为：
111.控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的最大功率输出需求指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is反相；或，
112.控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的功率回馈或充电需求指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is同相；
或，
113.控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的最大电压输出需求指令时，第二电压矢量v2与第一电压矢量v1反相；或，
114.控制器接收到数据总线的第一供电单元单独工作的指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is垂直；或，
115.控制器接收到数据总线的第二供电单元单独工作的指令时，第一电压矢量v1与控制器采集的驱动件的电枢电流is垂直。
116.具体地，在本实施例中，控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的最大功率输出需求指令时，如图4所示，图4为混合供电模式下最大功率输出需求时的控制矢量图，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is反相；具体地，当飞行器电推进装置需要较大功率，而发电机输出功率不足时，可由蓄电池补充有功功率，此时第二逆变器的电压矢量v2与开绕组推进电机电枢绕组电流矢量is反相，第二双边逆变器按照单位功率因数输出，从而最大化提供有功功率，使开绕组推进电机能够尽可能输出更多的功率。
117.示例性地，控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的功率回馈或充电需求指令时，如图5所示，图5为混合供电模式下功率回馈或充电需求时的控制矢量图，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is同相；也就是当飞行器的电推进装置减速时或蓄电池soc较低需要充电时，可由蓄电池吸收多余的功率，此时第二电压矢量v2与开绕组推进电机电枢绕组电流矢量is同相，第二逆变器按照单位功率因数进行功率回馈或充电。
118.示例性地，控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的最大电压输出需求指令时，如图6所示，图6为混合供电模式下最大电压输出需求时的控制矢量图，第二电压矢量v2与第一电压矢量v1反相；当飞行器的电推进装置需要短时高速运行时，可将第二电压矢量v2控制为与第一电压矢量v1反相，此时开绕组推进电机电枢两端的合成电压矢量vs达到最大值，提高了推进电机的扩速能力。
119.示例性地，控制器接收到数据总线的第一供电单元单独工作的指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流is垂直；也就是在第二供电单元故障或不可用的条件下，由第一供电单元独立供电。如图7所示，图7为第一供电单元独立供电模式下的控制矢量图，此时将第二电压矢量v2控制为与开绕组推进电机电枢绕组电流矢量is垂直，第二逆变器只输出无功功率，而不需要第二供电单元提供有功功率。同时，第一逆变器只输出有功功率，与单一逆变器供电相比，可以提高其容量利用率。
120.示例性地，控制器接收到数据总线的第二供电单元单独工作的指令时，第一电压矢量v1与控制器采集的驱动件的电枢电流is垂直。也就是在第一供电单元故障或不可用的条件下，由第二供电单元独立供电。如图8所示，图8为第一供电单元独立供电模式下的控制矢量图，此时将第一逆变器的电压矢量v1控制为与开绕组推进电机电枢绕组电流矢量is垂直，第一逆变器只输出无功功率，而不需要第一供电单元提供有功功率。同时，第二逆变器只输出有功功率，与单一逆变器供电相比，可以提高其容量利用率。
121.本技术实施例提供的电推进装置的驱动系统及控制方法，是基于开绕组推进电机和双边逆变器飞机电推进装置的驱动系统及方法，与传统单一逆变器供电方式相比，在不
改变开关器件电压应力的条件下，可以提高直流电压的利用率；利用双边逆变器及双供电单元可以实现更多的电平组合，从而提高逆变器的等效开关频率，减少电机的电流谐波和转矩波动；同时，还了实现两种不同电压等级、不同来源电源的混合供电，并可以根据飞行器的不同工况在不同控制模式间灵活切换，从而达到更好的控制性能。
122.最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本技术已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施方式技术方案的范围。
123.另外需要说明的是是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本技术对各种可能的组合方式不再另行说明。

技术特征：
1.一种电推进装置的驱动系统，其特征在于，包括控制器、第一逆变器、第二逆变器以及驱动件；所述第一逆变器和所述第二逆变器分别连接于所述驱动件的两侧，并将转化后的第一交流电能和第二交流电能分别提供给所述驱动件；所述第一逆变器与所述第二逆变器均与所述控制器连接，所述控制器控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器向所述驱动件提供交流电能。2.根据权利要求1所述的电推进装置的驱动系统，其特征在于，还包括第一供电单元和第二供电单元；所述第一供电单元与所述第一逆变器连接，并向所述第一逆变器提供第一直流电能，所述第一逆变器将所述第一直流电能转化为所述第一交流电能；所述第二供电单元与所述第二逆变器连接，并向所述第二逆变器提供第二直流电能，所述第二逆变器将所述第二直流电能转化为所述第二交流电能。3.根据权利要求2所述的电推进装置的驱动系统，其特征在于，所述第一供电单元包括发电机，所述第二供电单元包括蓄电池；或，所述第一供电单元包括蓄电池，所述第二供电单元包括发电机。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电推进装置的驱动系统，其特征在于，所述驱动件包括开绕组推进电机，所述第一逆变器与所述第二逆变器分别与所述开绕组推进电机电枢绕组的两端连接。5.根据权利要求1至3中任一项所述的电推进装置的驱动系统，其特征在于，所述控制器采集所述驱动件的电枢电流和转子位置，并结合所述第一逆变器和所述第二逆变器的母线电压，通过所述控制器的处理单元，获得所述第一逆变器和所述第二逆变器的开关控制信号，以控制所述第一逆变器和所述第二逆变器是否向所述驱动件提供交流电能。6.一种控制方法，其特征在于，基于权利要求1至5中任一项所述的电推进装置的驱动系统，包括：根据控制器采集驱动件的转子位置，获取所述驱动件的转速；根据所述驱动件的转速，获取所述驱动件的电枢电流的目标值；根据所述驱动件的电枢电流的目标值，获取交轴电流目标值；根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并结合所述驱动件的电枢电流的目标值，获取直轴电流目标值；根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，获取旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流；根据所述直轴电流目标值、所述直轴电流、所述交轴电流目标值以及所述交轴电流，并结合电压前馈控制模块，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值；根据所述旋转坐标系下的直轴电压目标值、交轴电压目标值以及所述驱动件的转子位置，获取两相静止坐标系下的电压目标值，并由此获取第一逆变器和第二逆变器的开关控制信号。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述根据控制器采集驱动件的转子位置，获取所述驱动件的转速，根据所述控制器中设置的转速目标值和所述驱动件的转速，通过转速控制模块，获取所述驱动件的电枢电流的目标值，具体包括：
根据控制器采集驱动件的转子位置，并通过所述转子位置的微分得到所述驱动件的转速；根据所述控制器中设置的转速目标值和所述驱动件的转速，通过转速控制模块，获取所述驱动件的电枢电流的目标值；和/或，所述根据所述驱动件的电枢电流的目标值，获取交轴电流目标值；根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并结合所述驱动件的电枢电流的目标值，获取直轴电流目标值；根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，获取旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流，具体包括：根据所述驱动件的电枢电流的目标值，按照最大转矩电流比算法获取交轴电流目标值；根据控制器采集到的第一逆变器和第二逆变器的母线电压，并将所述母线电压传输给弱磁控制模块，经过所述弱磁控制模块的计算；所述弱磁控制模块的计算，获取直轴电流目标值；根据控制器采集的驱动件的转子位置和电枢电流，通过park变换为旋转坐标系下的直轴电流和交轴电流。8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述直轴电流目标值、所述直轴电流、所述交轴电流目标值以及所述交轴电流，并结合电压前馈控制模块，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值，根据所述旋转坐标系下的直轴电压目标值、交轴电压目标值以及所述驱动件的转子位置，获取两相静止坐标系下的电压目标值，具体包括：所述直轴电流目标值和所述直轴电流提供给直轴电流控制模块，所述交轴电流目标值和所述交轴电流提供给交轴电流控制模块，结合电压前馈控制模块，基于电压矢量分解，获取旋转坐标系下的直轴电压目标值和交轴电压目标值；根据所述旋转坐标系下的所述直轴电压目标值、所述交轴电压目标值以及所述驱动件的转子位置，通过park反变换为两相静止坐标系下的电压目标值。9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述基于电压矢量分解，获取直轴电压目标值和交轴电压目标值，通过park反变换将旋转坐标系下的所述直轴电压目标值和所述交轴电压目标值变换为两相静止坐标系下的电压目标值，具体包括：根据直轴电压目标值和交轴电压目标值，计算得到总电压矢量v
s
，总电压矢量v
s
分解为第一电压矢量v1和第二电压矢量v2；所述第一电压矢量v1分解为第一直轴电压v
1d
和第一交轴电压v
1q
，通过park反变换将所述第一直轴电压v
1d
和所述第一交轴电压v
1q
变换为两相静止坐标系下的第一α轴电压v
1α
和第一β轴电压v
1β
；所述第二电压矢量v2分解为第二直轴电压v
2d
和第二交轴电压v
2q
，通过park反变换将所述第二直轴电压v
2d
和所述第二交轴电压v
2q
变换为两相静止坐标系下的第二α轴电压v
2α
和第二β轴电压v
2β
；和/或，所述通过空间矢量脉宽调制计算得到第一逆变器和第二逆变器的开关器件的开关控制信号，分别发送给所述第一逆变器和所述第二逆变器，具体包括：所述第一α轴电压v
1α
和所述第一β轴电压v
1β
通过空间矢量脉宽调制计算得到控制第一
逆变器的开关器件的开关控制信号；所述第二α轴电压v
2α
和所述第二β轴电压v
2β
通过空间矢量脉宽调制计算得到控制第二逆变器的开关器件的开关控制信号。10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的最大功率输出需求指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流i
s
反相；或，控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的功率回馈或充电需求指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流i
s
同相；或，控制器接收到数据总线的第一供电单元和第二供电单元均工作的指令和飞行器的最大电压输出需求指令时，第二电压矢量v2与第一电压矢量v1反相；或，控制器接收到数据总线的第一供电单元单独工作的指令时，第二电压矢量v2与控制器采集的驱动件的电枢电流i
s
垂直；或，控制器接收到数据总线的第二供电单元单独工作的指令时，第一电压矢量v1与控制器采集的驱动件的电枢电流i
s
垂直。

技术总结
本申请涉及飞行器电源系统技术领域，尤其涉及一种电推进装置的驱动系统及控制方法。本申请提供的电推进装置的驱动系统，通过第一逆变器和第二逆变器可以实现多能源混合给驱动件提供电能，有效地提高了直流电压的利用率，减少电机的电流谐波和转矩波动。同时，控制器控制所述第一逆变器和/或所述第二逆变器向所述驱动件提供交流电能，可便于根据用户的需求，灵活实现多能源组合混合供电，达到更好的控制性能。本申请提供的控制方法由于包括基于上述的电推进装置的驱动系统，因此也具有上述的技术效果。的技术效果。的技术效果。


技术研发人员：王跃 冯韵 回彦年 康元丽
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/13