电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及电机驱动领域，特别涉及一种电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置，包括定子侧变频器主电路、转子侧励磁装置主电路以及一体化控制系统；所述定子侧变频器主电路包含两组输出，其中第一组共三路输出与六相电励磁电机的第一定子Y接绕组的A1、B1、C1端子相连，第二组共三路输出与第二定子Y接绕组的A2、B2、C2端子相连；所述转子侧励磁装置主电路的输出与六相电励磁电机的转子励磁绕组f1、f2端子相连。电励磁六相电机的定子绕组和转子励磁绕组采用一体化驱动装置，并进行统一控制，能够实现机端电压控制和定子电流控制的完全解耦，提高控制性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电机驱动领域，特别涉及一种电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置。
技术介绍
在一些对驱动功率要求大、可靠性要求高、体积要求严格的应用场合，多相电机得到了广泛的应用。多相电机中，目前又以双Y绕组移相30度的六相电机应用最多。这种六相电机根据转子励磁的不同又分为永磁式和电励磁式。受成本和功率的约束，电励磁六相电机尤其适合特大功率的驱动场合。如图1所示，本专利中提到的电励磁六相电机即指这种双Y绕组移相30度的电机。电机包含两套独立的Y接定子绕组和1套转子励磁绕组。第一套Y接定子绕组端子为A1，B1，C1，中性点为N1。第二套Y接定子绕组端子为A2，B2，C2，中性点为N2。N1与N2电气隔离。两套Y接定子绕组之间在电气空间上相位相差30度。转子励磁绕组端子为f1和f2。与传统的大型三相同步电励磁电机类似，除了上述基本绕组外，电机转子还可能包含1至2套辅助的阻尼绕组，图中未画出。传统的驱动方式下，两套定子Y接绕组采用两套独立的三相变频器驱动，并由变频器发出励磁指令，由独立的励磁装置控制励磁绕组工作。这种方式的优点是，两套三相变频器可以采用驱动传统三相电机的常规三相变频器，励磁装置也可以采用常规的励磁调节器，系统集成时对硬件改动要求小，相对容易。然而，这一集成方式下的三套绕组的驱动与控制彼此独立，并没有充分考虑三套绕组之间存在相互作用。事实上，两套定子绕组以及励磁绕组两两之间都有不可忽略的电磁耦合，因此，传统的简单集成的方式的控制性能往往不够理想，具体表现为定子变频器驱动和励磁控制相互影响，参数整定困难，动态响应有耦合，系统容易出现不稳定等。
技术实现思路
为克服上述问题，本技术给出一种电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置。该一体化驱动与控制装置统一驱动定子双Y绕组以及转子励磁绕组，通 过融合电励磁六相电机的定、转子绕组的反馈信息，统一控制电励磁六相电机的三套绕组，实现整体控制性能的优化。为实现上述目的，本技术的技术方案如下。六相电励磁电机第一定子Y接绕组的A1、B1、C1端子、第二定子Y接绕组的A2、B2、C2端子、以及转子励磁绕组f1、f2端子与本专利技术的电励磁六相电机一体化驱动与控制装置相连。电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置，其特征在于：包括定子侧变频器主电路、转子侧励磁装置主电路以及一体化控制系统；所述定子侧变频器主电路包含两组输出，其中第一组共三路输出与六相电励磁电机的第一定子Y接绕组的A1、B1、C1端子相连，第二组共三路输出与第二定子Y接绕组的A2、B2、C2端子相连；所述转子侧励磁装置主电路的输出与六相电励磁电机的转子励磁绕组f1、f2端子相连。所述一体化控制系统包括定子侧变频器控制系统和转子侧励磁装置控制系统，所述定子侧变频器控制系统从定子侧变频器主电路中采集的关键反馈信号包括：定子侧变频器主电路的两组输出的电流iA1,iB1,iC1与iA2,iB2,iC2、电机转子电角度θr；所述定子侧变频器控制系统发送给定子侧变频器主电路的关键指令信号包括：第一组输出的控制信号PWM1，以及第二组输出的控制信号PWM2。所述转子侧励磁装置控制系统从转子侧励磁装置主电路中采集的关键反馈信号包括：定子机端电压幅值Usm与转子励磁电流ifd′；所述转子侧励磁装置控制系统发送给转子侧励磁装置主电路的关键指令信号包括：转子侧励磁装置主电路的控制信号VTs。所述定子侧变频器控制系统发给转子侧励磁装置控制系统的关键指令信号包括：定子机端电压幅值给定值Usm_ref、定子电流直轴分量id、交轴分量iq，电机转子电角速度ωr；所述转子侧励磁装置控制系统发给定子侧变频器控制系统的关键反馈信号包括：转子励磁电流ifd′。所述定子侧变频器主电路包括整流单元、直流母线单元以及逆变单元；所述整流单元与电网相连，所述逆变单元形成两组输出，分别与电励磁六相电机的两 套定子绕组相连；整流单元与逆变单元之间通过直流母线单元相连。所述转子侧励磁装置主电路包括晶闸管三相桥以及直流母线电感；所述晶闸管三相桥的交流侧与电网相连；所述晶闸管三相桥的直流侧正与直流母线电感相连；所述直流母线电感的另一端为输出f1，所述晶闸管三相桥的直流侧负为输出f2；f1、f2最终与电励磁六相电机的转子励磁绕组相连。所述转子侧励磁控制系统包括励磁电流给定值计算单元、晶闸管导通角计算单元以及脉冲形成单元。所述励磁电流给定值计算单元输入量包括定子机端电压幅值给定值Usm_ref与定子机端电压幅值Usm的偏差(Usm_ref-Usm)；励磁电流给定值计算单元的输出量包括励磁电流给定值ifd_ref′；励磁电流给定值计算单元通常为比例-积分控制器。所述晶闸管导通角计算单元的输入为励磁电流给定值ifd_ref′与励磁电流反馈值ifd′的偏差(ifd_ref′-ifd′)，其输出即为晶闸管导通角给定值αref；晶闸管导通角计算单元通常为比例-积分控制器。所述脉冲形成单元输入包括晶闸管导通角给定值αref，输出为晶闸管的脉冲群VTs；脉冲群VTs用于触发转子侧励磁装置主电路的晶闸管；励磁电流反馈值ifd′同时也要作为转子侧励磁控制系统的输出，以供一体化驱动与控制装置的定子变频器控制系统使用。所述定子侧变频器的控制系统包括定子d轴电流给定计算单元、定子q周电流给定计算单元、定子电流3s/2r变换单元、定子电流综合单元、电流环控制单元、定子电压给定分解单元以及调制波生成单元；所述定子d轴电流给定计算单元的输入包括：定子电流幅值给定Ismref，转子励磁绕组电流ifd′，输出包括定子d轴电流给定id_ref，并按照如下公式根据输入计算输出： i d _ r e f = - L m d i f d ′ + ( L m d i f d 本文档来自技高网...

【技术保护点】
电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置，其特征在于：包括定子侧变频器主电路(21)、转子侧励磁装置主电路(22)以及一体化控制系统(23)；所述定子侧变频器主电路(21)包含两组输出，其中第一组共三路输出与六相电励磁电机(1)的第一定子Y接绕组的A1、B1、C1端子相连，第二组共三路输出与第二定子Y接绕组的A2、B2、C2端子相连；所述转子侧励磁装置主电路(22)的输出与六相电励磁电机(1)的转子励磁绕组f1、f2端子相连。

【技术特征摘要】
1.电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置，其特征在于：包括定子侧变频器主电路(21)、转子侧励磁装置主电路(22)以及一体化控制系统(23)；所述定子侧变频器主电路(21)包含两组输出，其中第一组共三路输出与六相电励磁电机(1)的第一定子Y接绕组的A1、B1、C1端子相连，第二组共三路输出与第二定子Y接绕组的A2、B2、C2端子相连；所述转子侧励磁装置主电路(22)的输出与六相电励磁电机(1)的转子励磁绕组f1、f2端子相连。2.根据权利要求1所述的电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置，其特征在于：所述一体化控制系统(23)包括定子侧变频器控制系统(231)和转子侧励磁装置控制系统(232)，所述定子侧变频器控制系统(231)从定子侧变频器主电路(21)中采集的关键反馈信号包括：定子侧变频器主电路(21)的两组输出的电流iA1,iB1,iC1与iA2,iB2,iC2、电机转子电角度θr；所述定子侧变频器控制系统(231)发送给定子侧变频器主电路(21)的关键指令信号包括：第一组输出的控制信号PWM1，以及第二组输出的控制信号PWM2。3.根据权利要求2所述的电励磁六相电机的一体化驱动与控制装置，其特征在于：所述转子侧励磁装置控制系统(232)从转子侧励磁装置主电路(22)中采集的关键反馈信号包括：定子机端电压幅值Usm与转子励磁电流ifd′；所述转子侧励磁装置控制系统(232)发送给转子侧励磁装置主电路(22)的关键指令信号包括：转子侧励磁装置主电路(22)的控制信号VTs。4.根据权利要求2所述的电励磁六相电机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏林，刘静波，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51