基于冗余自由度独立控制和相序转换规则,实现多台多相电机的串联控制,提出一种由单台逆变器驱动一台双三相永磁同步电机和一台两相永磁同步电机的串联系统,建立了两台永磁同步电机串联系统解耦数学模型和相序转换规则,研究了串联电机间基波磁动势的相互影响关系,采用空间矢量调制技术对串联系统电机的变速、变载进行驱动控制。仿真结果表明:单逆变器驱动双三相和两相电机串联系统可以独立运行,转速和负载的变化对另一台电机没有影响。
多相电机的驱动研究最早出现在1969年,随着多相电机技术的发展,多相电机广泛应用与船舶电力推进、铁路牵引、电动汽车牵引和多电飞机等领域。多相电机相对于三相电机存在诸多优点,表现在:转矩密度高,转矩脉动小,脉动频率较高,直流母线电流谐波含量少,具有高效、容错和可靠等特点。双三相永磁同步电机是当今研究比较普遍的一类多相电机,具备永磁同步电机调速范围广、能量转换效率高等优点,并且双三相电机相对三相电机消除了对电机性能影响最大的5次、7次谐波磁动势,将基波电流产生的最低次谐波磁动势升高到了次,大大降低了转矩脉动,提升了电机性能。
多电机串联控制系统主要适用于地铁、船舶推进、机车牵引、挤压机组、机器人、重器人、重型电气等应用领域。性能优良的船舶电力推进、铁路牵引等产业驱动需要研究相同的直流母线电源和逆变器供电的多台电机独立控制问题。前人研究发现,多相电机经过合适的相序转换规则串联,能由相同的逆变器驱动达到解耦控制的目的。2015年Eminl Levi等人验证了对称六相感应电机和双三相永磁同步电机串联系统的独立运行并对串联系统的独立解耦矢量控制进行了分析研究,2007年进一步提出多相感应电机的优点,多相感应电机的模型、基本矢量控制和直接转矩控制方案和多相电压源逆变器PWM控制等概念,并研究了五相和非对称六相感应电机的控制策略。2009年赵兴涛以双三相永磁同步电动机为研究对象,建立了电机的数学模型,提出了基于单绕组的矢量控制方案,并设计了一个高效可靠的硬件系统。Shirazul Islam 和Atif Iqbal研究发现,多相电机的一种附加拓扑结构,由单一电压源逆变器驱动两台电机串联系统的解耦控制。Moidu Thavot 等人改进驱动系统冗余自由度问题,给出了一种七相电机的三电机串联驱动系统的数学模型。
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