專利名稱：一種單逆變器驅動的雙y移30°六相永磁同步電動機雙電機串聯系統及控制方法
技術領域：
本發明所涉及的是多電機驅動系統，即基于廣義零次諧波分量的單逆變器驅動的 雙Y移30°六相永磁同步電動機(PMSM)雙電機串聯系統及控制方法。
背景技術：
多電機驅動系統作為運動控制研究領域的重要內容之一，廣泛地應用于地鐵、機 車牽引、擠壓機組、機器人、紡織、卷繞、軋鋼及造紙工業等應用場合。多電機驅動系統目前 分為兩種一種是多個逆變器并聯在同一直流母線電源上，每臺電動機由各自的逆變器獨立驅動(如圖1所示)。目前該多電機驅動系統中的電動機和逆變器都是三相的，各臺電機相對于其他電機可以利用各自的逆變器和矢量控制策略或者直接轉矩控制策略實現獨立運行，這種系統可允許電機具有不同的額定值以及不同的負載或轉速值，但缺點是需要多個逆變器及其控制電路，不利于降低系統的成本和體積等。第二種是只用單臺逆變器驅動多臺并聯的三相交流電動機，例如機車傳動系統中 常用的多電機系統(如圖2所示)。該系統要求每臺電機的轉速以及負載必須嚴格地完全 相同，不允許各臺電機具有不同的額定值以及不同的負載或轉速值！因此，對于采用同一 臺逆變器同時驅動多臺具有不同電壓額定值、不同轉速或負載的三相電機則是不可能的。而要推出技術性能優良的機車牽引、機器人、紡織、造紙等工業驅動系統以及綜合 電力艦船系統，不能僅僅針對同一逆變器供電的單臺電機的控制問題開展研究，而必須解 決同一直流母線電源和同一逆變器供電的多臺電機的獨立運行問題！根據電機理論，采用 兩臺雙Y移30°六相PMSM串聯的方式，用同一臺逆變器驅動，則能夠實現兩臺電機的獨立 解耦運行！
發明內容
本發明的目的在于克服上述已有技術的不足而提供一種降低系統的成本、提高系 統的可靠性、降低系統的體積及重量，提高系統的效率的單逆變器驅動的雙Y移30°永磁 同步電動機雙電機串聯系統及控制方法。本發明的目的可以通過如下措施來達到一種單逆變器驅動的雙Y移30°六相永 磁同步電動機雙電機串聯系統，其特征在于其具有兩臺定子繞組正弦分布的雙Y移30°六 相永磁同步電動機、與兩臺定子繞組正弦分布的雙Y移30°六相永磁同步電動機相聯接的 六相逆變器、檢測六相逆變器的六相輸出電流的電流傳感器、分別檢測兩臺電動機位置信 號的兩個光電碼盤及系統控制單元，該系統控制單元是按照永磁同步電動機在同步旋轉坐 標下的矢量控制策略分別對兩臺永磁同步電動機進行轉速閉環控制，經過PI調節、坐標變 換得到兩臺電機的定子電壓給定值，再按照兩臺電機的相序聯結關系將定子電壓給定值疊加后，得到控制六相逆變器所需要的脈寬調制(PWM)信號；第一臺雙Y移30°六相永磁同 步電動機的定子^b1C1繞組為第一套繞組，它們的夾角分別為120°電角度，Xl7lZ1繞組為 第二套繞組，它們的夾角也是分別為120°電角度，而&1與X1之間的夾角為30°電角度 與yp C1與Z1的夾角也分別為30°電角度，第一套繞組aiblCl與第二套繞組XlylZl之間的 中點是隔離的；第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的定子a2b2c2繞組為第一套繞組，它 們的夾角分別為120°電角度，x2y2z2繞組為第二套繞組，它們的夾角也是分別為120°電 角度，而 與X2之間的夾角為30°電角度幾2與72、(2與22的夾角也分別為30°電角度， 第一套繞組a2b2c2與第二套繞組x2y2z2之間的中點是隔離的，第一臺雙Y移30°六相永磁 同步電動機的^相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的％直接聯結；第一臺雙Y 移30°六相永磁同步電動機的1^相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的C2直接聯 結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的C1相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電 動機的b2直接聯結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的X1相與第二臺雙Y移30° 六相永磁同步電動機的y2直接聯結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的yi相與第 二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的X2直接聯結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電 動機的Z1相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的Z2直接聯結。一種單逆變器驅動的雙Y移30°六相永磁同步電動機雙電機串聯系統的控制方 法，其特征在于其包括如下步驟a、通過電流傳感器檢測六相逆變器的六相輸出電流，然后經過式(1)的變換矩陣 計算變換后分別得到控制電機1的α β電流分量和控制電機2的Z1Z2電流分量；由兩臺電 機的光電碼盤1、光電碼盤2分別檢測出各自電機的位置信號，一方面用來進行靜止坐標到 旋轉坐標的變換，分別將電機1的α β電流分量轉換為同步旋轉坐標下的電流分量U、、 以及電機2的Z1Z2電流分量轉變為同步旋轉坐標下的電流分量id2、iq2 ；檢測出的位置信號 的另一方面用來進行微分得到轉速的大小；在旋轉坐標下分別對兩臺六相永磁同步電動機 按照定子激磁電流分量id = 0的控制策略進行轉速控制；b、將第一臺六相永磁同步電動機閉環控制所得到的電壓信號ud、Uq以及第二臺 六相永磁同步電動機閉環控制所得到的電壓信號ud2、Uq2分別進行旋轉坐標到靜止坐標的 反變換得到兩臺電機在靜止坐標下的Ua、U0和Uzl、Uz2 ；然后分別對Ua、U0和Uzl、Uz2進 行2/6坐標變換(即式(1)的逆變換[ΤΓ1)就可分別得到控制電機1電壓信號的給定值 Uax—-4與控制電機2電壓信號給定值心-—<2，逆變器的脈寬調制控制電壓義…< 根據相序串聯規則對應相力口，即<^ub =Ubx+Ucl ,Utc =Ucx+Ubl ,Ux =Uxl+Uyl、 Uy = Uyx^uxl、u; = u2l+uz2，經脈寬調制輸出的六路控制信號(Sa與義、Sb與&、Sc與Sc、Sx 與Sx、Sy與&、Sz與Sz )分別控制六相逆變器的六個橋臂的上下兩個開關器件的導通與關 斷，這些控制信號高電平時為1，此時所控制的開關器件導通，低電平時為0，此時所控制的 開關器件關斷，這樣就可實現六相逆變器輸出電流的α β電流分量作用在電機1中并產生 電機1所需要的磁通和力矩，六相逆變器輸出電流的Z1Z2電流分量作用在電機2中并產生 電機2所需要的磁通和力矩，鑒于α β電流分量與Z1Z2電流分量分別在兩個正交的平面 上，因此實現了兩臺串聯雙Y移30°六相永磁同步電動機在同一臺六相逆變器驅動下的獨 立解耦運行。
本發明同已有技術相比可產生如下積極效果(1)這是一種利用諧波的新思想，即在第一臺雙Y移30°六相PMSM中產生旋轉磁 動勢的基波電流和6k士 l(k為偶數)次諧波電流在第二臺雙Y移30°六相PMSM中不會產 生磁動勢，而在第一臺雙Y移30°六相PMSM中不產生磁動勢的6k士 l(k為奇數)次諧波電 流將在第二臺雙Y移30°六相PMSM中產生旋轉的磁動勢，本發明是對普通多相PMSM交流 調速技術的拓展和延伸。(2)本發明的新型串聯驅動系統中，每臺雙Y移30°六相PMSM的定子繞組可以天 然地作為另一臺雙Y移30°六相PMSM的諧波濾波器，因此，還可以省略體積龐大、重量笨重 的濾波器裝置。(3)該新型系統與傳統的三相多電機驅動系統相比，能夠繼續保持住雙Y移30° 六相PMSM原有的諧波最低次數和脈動頻率提高、力矩脈動及噪聲減小、轉子諧波損耗減小 以及力矩密度增加等優點，本發明是對傳統的多電機驅動技術的一種新發展和新思路。(4)該新型驅動系統能夠實現在同一變頻電源供電下，采用同一臺DSP平臺就可 以完成兩臺雙Y移30°六相PMSM的解耦控制，有利于節省逆變器驅動控制裝置、降低系統 的成本、減小多相驅動系統的外圍電路、在元件層面上提高系統的可靠性以及降低系統的 體積、重量。尤其是采用面裝式雙Y移30°六相PMSM的雙電機串聯驅動相對于兩臺雙Y移 30°六相感應電動機串聯驅動系統，有助于改善定子繞組損耗過大的缺點，在一定程度上 改善了系統的效率。
圖1為已有的基于同一直流母線電源的獨立逆變器的多電機驅動系統的示意圖；圖2為已有的基于同一逆變器的電機并聯的多電機驅動系統(兩電機)的示意 圖；圖3為本發明的系統主電路原理框圖；圖4為本發明的兩臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的定子繞組結構圖；圖5為本發明的兩臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的定子繞組聯結形式圖；圖6為本發明的驅動系統示意圖；圖7為電機1保持300rpm，電機2從靜止加速到500rpm的電機轉速情況、電機力
矩情況及逆變器a相電流情況圖；圖8為電機1保持300rpm，電機2保持350rpm，對電機2突加負載，穩定后卸負載 的電機轉速情況、電機力矩情況及逆變器a相電流情況圖；圖9為電機1轉速150rpm，電機2轉速450rpm，空載時逆變器a相輸出電流的波
形及頻譜圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明對于定子繞組正弦分布的雙Y移30°六相永磁同步電動機采用全維空間解耦變 換方法，可以把自然坐標下的電機變量(相電壓、相電流等)變換到α β-Z1Z2-O1O2新參考 坐標系下，α β子空間中的基波及諧波將在電機中形成旋轉磁動勢，與電機的機電能量轉 換相關，其中兩個基波分量可以用來控制電機的運行；Z1Z2子空間與α β子空間正交，該 子空間的諧波在繞組正弦分布的電機中不形成旋轉磁動勢，與電機自身的機電能量轉換無關，只在定子繞組上感應出諧波電流，可以稱為廣義零序分量；0102定義為零序子空間，它 們與α β和Z1Z2子空間都正交，對于星形聯接的沒有中點的多相電機中，O1O2子空間的零 序分量不存在。當電機采用矢量控制等控制策略時，只需要兩個定子電流分量，一個用來產生磁 鏈，另一個用來產生力矩。而對于多相電機中其余的自由度電流分量，除了可以用作力矩提 高(如對于集中定子繞組而言，通過注入定子電流諧波來實現)或者容錯性之外，還可以用 作多臺多相電機串聯驅動系統的聯結變量。因此，本發明研究一種新型的兩臺雙Y移30° 六相永磁同步電動機串聯驅動系統，該系統是由單臺逆變器驅動，借助于一定的定子繞組 串聯聯結相序轉換規律，以使第一臺電機的Z1Z2子空間的廣義零序電流分量轉換成為第二 臺電機的磁通和力矩的電流分量，而第一臺電機的磁通和力矩的電流分量必須轉換為第二 臺電機的廣義零序分量，從而實現兩臺電機在同一個逆變器驅動下的獨立運行；該系統對 于每一臺電機的額定功率、轉速和負載都沒有特殊要求，它們可以相同，也可以不同。系統 主電路原理圖如圖3所示。其中，逆變器為電流控制電壓源型，若要實現電機1與電機2的串聯聯結后的完全 獨立運行，中間必需適當的相序轉換規則進行必要的相序轉換，而不是相序的直接串聯，才 可保證電機1的Z1Z2子空間廣義零序分量構成電機2的磁通與力矩電流分量，而電機1的 磁通和力矩電流分量則構成電機2的廣義零序電流分量，從而實現電機1與電機2的解耦 運行。兩臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的定子繞組結構如圖4所示。以第一臺電 機為例說明其繞組關系，定子^b1C1繞組為第一套繞組，它們的夾角分別為120°電角度， X1Y1Z1繞組為第二套繞組，它們的夾角也是分別為120°電角度，而 與X1之間的夾角為 30°電角度，131與71、(1與21的夾角也分別為30°電角度。第一套繞組aiblCl與第二套繞 組X1Y1Z1之間的中點是隔離的。對于第二臺雙Y移30°六相PMSM的定子繞組結構關系與第一臺電機是相同的，但 兩臺電機的額定功率、額定負載、額定轉速等可以相同、也可以不同，沒有特殊要求。具體的兩臺雙Y移30°六相PMSM的定子繞組串聯關系如圖5所示。實施例(1)兩臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的定子繞組串聯相序轉換關 系對于一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的控制而言，只需要一對定子α β子空 間電流分量分別用以磁通和力矩的控制，這樣，就存在剩余的另一對Z1Z2子空間定子電流 分量控制與之串聯的第二臺永磁同步電動機。如果能設法控制第一臺雙Y移30°六相永 磁同步電動機定子繞組與之串聯的雙Y移30°六相永磁同步電動機互相解耦，則其中第一 臺六相永磁同步電動機控制力矩與磁通的電流分量在第二臺六相永磁同步電動機中就不 會產生力矩與磁通，即其中第一臺六相永磁同步電動機的定子α β電流分量可看作第二 臺與之串聯的六相永磁同步電動機的Z1Z2分量，反之，第二臺六相永磁同步電動機的定子 α β電流分量可看作第一臺與之串聯的六相永磁同步電動機的Z1Z2分量。這樣，就實現了 在一臺電流控制電壓型逆變器驅動的兩臺六相永磁同步電動機串聯電機的轉速(位置或 力矩)的獨立控制。只是這兩臺六相永磁同步電動機的定子繞組之間需要一定的相序變換 才能實現上述目標。
一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的解耦轉換矩陣如式(1)，其中矩陣的六列 矩陣式(1)中的最上面兩行表示能夠產生基波磁通和力矩的定子電流分量，即所 謂的α β電流分量；中間兩行表示與α β子空間正交的Z1Z2子空間諧波電流分量，它們與 電機自身的機電能量轉換無關，式(1)中的最下面的兩行為兩個O1O2零序分量，對于沒有中 線的Y型聯結的多相電機，這對O1O2分量是不存在的。禾Ij用式(1)，可得具體的聯結規律如下首先看兩臺電機的第一套繞組aiblCl與a2b2c2繞組的對應串聯關系。第一臺電機 的^相與第二臺電機的a2直接聯結，這是因為在式⑴中的第一列中，Cij1分量與Z1Z2分 量的對應步長為0，a相的相轉換步長為O ；電機1的Id1相與電機2的C2相聯結，這是因為 在式(1)的第三列中，α J1分量與Z1Z2分量的對應步長為4 α-8α = -4 α =-120° ；電 機1的C1與電機2的b2聯結；因為第五列中，α工β工分量與ZlZ2分量的對應步長為8 α -4 α =4α = 120°。然后再看兩臺電機的第二套繞組XlylZl與x2y2z2的對應串聯關系。電機1的X1相 與電機2的％聯結，因為在式⑴的第二列中，Cij1分量與Z1Z2分量的對應步長為α_5α = -4α =-120° ；電機1的71與電機2的&聯結，因為在第四列中，CiJ1分量與Z1Z2分 量的對應步長為5α_α = 4α =120° ；電機1的Z1與電機2的Z2聯結，因為第六列中， Q1^1分量與Z1Z2分量的對應步長為9 α -9 α =0。兩臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的定子繞組串聯關系如圖5所示。(2)單逆變器驅動的兩臺雙Y移30°六相PMSM串聯系統獨立解耦控制方法由于兩臺雙Y移30 °六相永磁同步電動機經過相序變換串聯后，使第二臺電機的 dq力矩磁通分量與第一臺電機的Z1Z2諧波分量串聯，反之亦然，對每臺電機均可采用轉子 磁場定向的矢量控制策略實現二者的獨立運行。該系統采用轉速閉環控制，其中每一臺六 相電機的矢量控制策略都是獨立的，控制策略可以相同，也可以不同。對于表貼型永磁同步 電動機，通常采用最簡單的定子激磁電流分量id = 0的控制策略，可使單位定子電流的力 矩最大，或者在產生所要求的力矩情況下，只需要最小的定子電流，從而使銅耗下降，效率 提尚。通過電流傳感器檢測六相逆變器的六相輸出電流(該電流實際上包含了兩臺六 相永磁同步電動機的定子繞組電流瞬時值之和)，然后經過式(1)的變換矩陣計算變換后 分別得到控制電機1的α β電流分量和控制電機2的Z1Z2電流分量；由兩臺電機的光電編 碼器(光電碼盤1、光電碼盤2)分別檢測出各自電機的位置信號，一方面用來進行靜止坐標到旋轉坐標的變換，分別將電機1的α β電流分量轉換為同步旋轉坐標下的電流分量idl、 iql以及電機2的Z1Z2電流分量轉變為同步旋轉坐標下的電流分量id2、iq2 ；檢測出的位置信 號的另一方面用來進行微分得到轉速的大小，以用于轉速的閉環控制。在旋轉坐標下分別 對兩臺六相永磁同步電動機按照定子激磁電流分量id = 0的控制策略進行轉速控制，具體 情況參見圖6。同時為了精確的解耦控制，在構造電壓參考值時需要考慮補償其中一臺電機 的磁通力矩電流分量在另一臺電機所產生的壓降(如圖6中電機1的％、 ，電機2的ed2、
eq2) 0將第一臺六相永磁同步電動機閉環控制所得到的電壓信號ud、Uq以及第二臺六相 PMSM閉環控制所得到的電壓信號ud2、uq2分別進行旋轉坐標到靜止坐標的變換得到兩臺電 機在靜止坐標下的ua、U0和uzl、uz2 ；然后分別對ua、U0和uzl、uz2進行2/6坐標變換(即 式⑴的逆變換[ΤΓ1)就可分別得到控制電機1電壓信號的給定值(一-&與控制電機2 電壓信號給定值-―w;2。逆變器的PWM(脈寬調制)控制電壓.是由兩臺電機合成的參考電壓(電 機1的4---Wl1與電機2的Utz2)實現的，參考電壓不是直接相加而必須是按 照圖5所示的相序串聯規則對應起來相力Π，即< =C + μ〗2、< = ubx + uc2、uc = ηΛ + ubl、 Ux ^ Uxl+Uyl ,uY =Uy,+Ux2 ,Uz =Uzl+Uz2。經 PWM 調制輸出的六路控制信號(Sa 與S'a、Sb 與
Sb、Sc與其、Sx與&、Sy與S;、Sz與劣)分別控制六相逆變器的六個橋臂的上下兩個開關 器件的導通與關斷，這些控制信號高電平時為1，此時所控制的開關器件導通，低電平時為 0，此時所控制的開關器件關斷。這樣就保證了 α β平面的電壓分量作用在電機1上并產 生其運行所需要的磁通和力矩，Z1Z2平面的電壓分量作用在電機2上并產生其運行所需要 的磁通和力矩，這樣就不需要單獨的諧波濾波器來抑制各臺電機的零序分量了。不難發現， 當其中的一臺電機負載或轉速發生變化時，由于是把各臺電機閉環控制所得的電壓參考值 分別按照相序變換關系對應相加，這樣逆變器輸出電壓實際上包含了兩個正交平面上的電 壓分量(這兩個平面的電壓分量是互不影響的)，也就自然地實現了逆變器閉環控制兩臺 電機的獨立運行。研究在速度運行模式下當其中的一臺電機變速、變載等暫態變化時對另一臺電機 運行的影響情況，考察力矩、逆變器輸出端電流波形的暫態變化規律以及穩態運行規律等， 證明該系統中電機可以獨立運行的可行性。利用兩臺原理樣機進行了仿真研究，包括其中 一臺電機的變速運行、變載運行對另一臺電機的運行有沒有影響等，分別如圖7、8所示。在圖7中，電機1運行在300rpm，電機2靜止，給電機2設定500rpm轉速命令，轉 速和轉矩響應曲線顯示電機2的加速并沒有對電機1的轉速和轉矩產生影響，此時兩臺電 機的運行是獨立的；電流曲線顯示逆變器的設定電流與輸出電流非常一致，由于兩臺電機 均為空載，穩態時電機轉矩很小，逆變器輸出的電流也非常小。從仿真結果不難看出，當電 機2加速過程中，對電機1的運行沒有任何影響，因此，可以證明該系統的兩臺電機是解耦 運行的。用階躍變化的負載對系統的動態性能進行考察，電機1保持300rpm,電機2保持350rpm，對電機2突加負荷，轉速穩定后突卸負荷，結果如圖8所 示，雖然電機2在負載突然變化時轉速發生了突然變化，但是對電機1的轉速和轉矩是沒有任何影響的，證明了該系統的兩臺串聯電機是解耦運行的。 為了從根本上驗證串聯驅動系統中兩臺電機的獨立解耦控制，進一步對逆變器的 輸出電流進行了頻譜分析，電機1運行在150rpm，電機2運行在450rpm，通過計算我們可以 得到電機1中相電流的電頻率應該是10Hz，電機2中相電流的頻率應改為30Hz。仿真結果 如圖9所示，逆變器a相的輸出電流包含IOHz和30Hz兩個主要頻率，與理論計算是一致的。
權利要求
一種單逆變器驅動的雙Y移30°六相永磁同步電動機雙電機串聯系統，其特征在于其具有兩臺定子繞組正弦分布的雙Y移30°六相永磁同步電動機、與兩臺定子繞組正弦分布的雙Y移30°六相永磁同步電動機相聯接的六相逆變器、檢測六相逆變器的六相輸出電流的電流傳感器、分別檢測兩臺電動機位置信號的兩個光電碼盤及系統控制單元，該系統控制單元是按照永磁同步電動機在同步旋轉坐標下的矢量控制策略分別對兩臺永磁同步電動機進行轉速閉環控制，經過PI調節、坐標變換得到兩臺電機的定子電壓給定值，再按照兩臺電機的相序聯結關系將定子電壓給定值疊加后，得到控制六相逆變器所需要的脈寬調制(PWM)信號；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的定子a1b1c1繞組為第一套繞組，它們的夾角分別為120°電角度，x1y1z1繞組為第二套繞組，它們的夾角也是分別為120°電角度，而a1與x1之間的夾角為30°電角度，b1與y1、c1與z1的夾角也分別為30°電角度，第一套繞組a1b1c1與第二套繞組x1y1z1之間的中點是隔離的；第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的定子a2b2c2繞組為第一套繞組，它們的夾角分別為120°電角度，x2y2z2繞組為第二套繞組，它們的夾角也是分別為120°電角度，而a2與x2之間的夾角為30°電角度，b2與y2、c2與z2的夾角也分別為30°電角度，第一套繞組a2b2c2與第二套繞組x2y2z2之間的中點是隔離的，第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的a1相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的a2直接聯結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的b1相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的c2直接聯結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的c1相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的b2直接聯結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的x1相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的y2直接聯結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的y1相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的x2直接聯結；第一臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的z1相與第二臺雙Y移30°六相永磁同步電動機的z2直接聯結。
2.權利要求1所述的一種單逆變器驅動的雙Y移30°六相永磁同步電動機雙電機串 聯系統的控制方法，其特征在于其包括如下步驟a、通過電流傳感器檢測六相逆變器的六相輸出電流，然后經過式(1)的變換矩陣計算 變換后分別得到控制電機1的α β電流分量和控制電機2的Z1Z2電流分量；由兩臺電機的 光電碼盤1、光電碼盤2分別檢測出各自電機的位置信號，一方面用來進行靜止坐標到旋轉 坐標的變換，分別將電機1的α β電流分量轉換為同步旋轉坐標下的電流分量idl、iql以 及電機2的Z1Z2電流分量轉變為同步旋轉坐標下的電流分量id2、iq2 ；檢測出的位置信號的 另一方面用來進行微分得到轉速的大小；在旋轉坐標下分別對兩臺六相永磁同步電動機按 照定子激磁電流分量id = 0的控制策略進行轉速控制；b、將第一臺六相永磁同步電動機閉環控制所得到的電壓信號ud、U(1以及第二臺六相永 磁同步電動機閉環控制所得到的電壓信號ud2、uq2分別進行旋轉坐標到靜止坐標的反變換 得到兩臺電機在靜止坐標下的ua、U0和uzl、uz2 ；然后分別對ua、U0和uzl、uz2進行2/6坐 標變換(即式⑴的逆變換[ΤΓ1)就可分別得到控制電機1電壓信號的給定值t4—_4與 控制電機2電壓信號給定值<2―-U22，逆變器的脈寬調制控制電壓根據相序串聯 規貝1J對應相力口，艮口<,Ug =Ubl +uc2 ,Uc =Ucl +Utb2 ,Ux =Uxl +Uy2 ,Uy =Uyl+Ux2、 uz = U21 + Uzl ,經脈寬調制輸出的六路控制信號(Sa與&、Sb與4、Sc與S'c、Sx與&、Sy與4、Sz與52)分別控制六相逆變器的六個橋臂的上下兩個開關器件的導通與關斷，這些控制信 號高電平時為1，此時所控制的開關器件導通，低電平時為0，此時所控制的開關器件關斷， 這樣就可實現六相逆變器輸出電流的α β電流分量作用在電機1中并產生電機1所需要 的磁通和力矩，六相逆變器輸出電流的Z1Z2電流分量作用在電機2中并產生電機2所需要 的磁通和力矩，鑒于α β電流分量與Z1Z2電流分量分別在兩個正交的平面上，因此實現了 兩臺串聯雙Y移30°六相永磁同步電動機在同一臺六相逆變器驅動下的獨立解耦運行。
全文摘要
本發明公開了一種單逆變器驅動的雙Y移30°六相永磁同步電動機雙電機串聯系統，其特征在于其具有兩臺六相永磁同步電動機、六相逆變器、電流傳感器、兩個光電碼盤及系統控制單元；兩臺電動機的a1b1c1繞組、x1y1z1繞組、a2b2c2繞組、x2y2z2繞組的夾角分別為120°，a1與x1、b1與y1、c1與z1、a2與x2、b2與y2、c2與z2的夾角分別為30°，a1與a2、b1與c2、c1與b2、x1與y2、y1與x2 z1與z2分別直接聯結，其按照電動機在同步旋轉坐標下的矢量控制策略對電動機進行轉速閉環控制，經過PI調節、坐標變換得到電動機的定子電壓給定值，按照相序聯結關系將該值疊加得到控制六相逆變器所需要的脈寬調制信號，本發明降低系統的成本、提高系統的可靠性、降低系統的體積及重量，提高系統的效率。
文檔編號H02P6/04GK101931352SQ201010227960
公開日2010年12月29日 申請日期2010年7月14日 優先權日2010年7月14日
發明者何京德, 劉陵順, 趙國榮 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學院