[0005] 针对电磁转差离合器的功率密度低、无功损耗大等问题，本发明提出一种永磁式转差离合器，为了解决永磁式转差离合器控制难的问题，本发明提出了相应的控制方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种永磁式转差离合器，包括外转子、内转子、三相绕组电刷、能量回收装置和控制器；其中外转子包含铁芯、三相绕组，外转子铁芯设有T型齿和齿槽，三相绕组采用双层短距、分布式绕组，外转子的转轴通过轴承支撑于转差离合器的底座；内转子包含铁芯和永磁体，永磁体贴在内转子铁芯表面，永磁体采用径向充磁，形成N极和S极相互交替的磁极，内转子的转轴通过轴承支撑于外转子转轴的内部；三相绕组引出线与三相绕组电刷相连；三相绕组电刷与能量回收装置连接，能量回收装置用于回收产生于三相绕组中的转差损耗，能量回收装置外接其他电器设备；能量回收装置与控制器相连，控制器根据三相绕组的相电动势、相电流和能量回收装置输出端电压控制能量回收装置中各MOS管的通断。
[0007] 进一步地，上述能量回收装置包括滤波电感、三相整流桥、滤波电容、电压调节电路和超级电容；其中三相整流桥与三相绕组电刷之间每一相都串联有滤波电感，滤波电感与三相绕组电刷之间每相分别通过电压传感器相连；三相整流桥由MOS管组成，三相整流桥与滤波电感每相分别通过电流传感器相连；滤波电容并联于三相整流桥的直流输出端和地之间，滤波电容和电压调节电路之间接有电压传感器，用于测量三相整流桥输出的直流电压；超级电容与电压调节电路并联；电压调节电路用于调节超级电容的充电电压，当三相整流桥的输出电压高于超级电容的额定电压时，电压调节电路起降压作用，当三相整流桥的输出电压低于超级电容实时的端电压时，电压调节电路起升压作用。
[0008] 进一步地，上述控制器包括电源电路、信号调理模块、单片机和驱动模块，其中电源电路产生控制器各模块所需的电压；信号调理模块接收来自三相绕组的三相电动势、三相绕组的三相电流、能量回收装置输出的直流电压和电源输出端电压，并对信号进行滤波和电平转换；单片机根据调理后的输入信号及设定的控制策略运算出输出信号；驱动模块用于输出各MOS管的栅极驱动信号。
[0009] 进一步地，上述电压调节电路包括MOS管T7、二极管D1、电感L1、MOS管T8、二极管D2；其中MOS管T7的漏极与直流输出端相连，源极与电感L1的一端相连，二极管D1反向并联于MOS管T2的源极和地之间，电感L1的另一端与二极管D2的阳极相连，MOS管T8的漏极与二极管D2的阳极相连，源极连接于地；二极管D2的阴极为能量回收装置的电源输出端，电源输出端为控制器供电。
[0010] 本发明还提出了一种永磁式转差离合器的控制方法，包括如下步骤：
[0011] 1)三相电动势ea、eb、ec通过PLL锁相环模块计算出电角度θ，用于定坐标系到旋转坐标系的变换；
[0012] 2)三相电动势ea、eb、ec通过Clark-Park变换得到旋转坐标系下的ed、eq，三相电流ia、ib、ic通过Clark-Park变换得到旋转坐标系下的id、iq；
[0013] 3)计算旋转坐标系下整流桥的相电压ud和uq；
[0014] 4)根据整流桥的相电压ud和uq，通过SVPWM模块后输出PWM信号：*PWM1、*PWM2、*PWM3，以及各PWM信号的逻辑反信号：/*PWM1、/*PWM2、/*PWM3；
[0015] 5)根据Udc的值计算*PWM4信号的占空比D1和*PWM5信号的占空比D2；
[0016] 6)根据占空比D1和D2分别输出*PWM4和*PWM5信号。
[0017] 上述步骤3)中相电压ud和uq的计算过程如下：
[0018] 3.1)设定id的期望值i*d＝0；
[0019] 3.2)转差离合器的输出转速的期望值n*和实际值n的差值经过PID运算后得到iq的期望值i*q；
[0020] 3.3)通过下式可以得到旋转坐标系下整流桥的相电压ud和uq：
[0021]
[0022]
[0023] 其中Kp1、Kp2为PI控制器的比例系数，KI1、KI2为积分系数，L为交流侧电感，ω为三相交流电角速度。
[0024] 上述步骤5)中占空比D1、D2的计算方法如下：
[0025] 5.1)当Udc<25V时，*PWM4信号的占空比D1恒为1，*PWM5信号的占空比D2用下式表示：
[0026]
[0027] 其中KP3为PID控制器的比例系数，KI3为积分系数，KD3为微分系数，U*d为电源输出端电压的期望值，Ud为电源输出端电压的实际值；
[0028] 5.2)当Usc>＝25V时，*PWM5信号的占空比D2恒为0，*PWM4信号的占空比D1用下式表示：
[0029]
[0030] 其中KP4为PID控制器的比例系数，KI4为积分系数，KD4为微分系数。
[0031] 与现有技术相比，本发明所获得的有益效果是：提高了转差离合器的功率密度，减小了输出轴的转动惯量，提高了响应性；永磁式转差离合器无需励磁绕组、电刷、滑环等结构，使得整体结构简单，提高了运行的可靠性；永磁式转差离合器不存在励磁损耗，并且不存在电刷与滑环间的摩擦损耗，提高了效率；能量回收装置对转差离合器的转差损耗进行回收，回收装置中的电压调节电路确保超级电容的充电电压不会高于额定值；提出的控制方法提高了回收装置的功率因数，减小了转差离合器的转矩波动，增强了永磁转差离合器的输出转速特性。
