[发明专利]一种电机控制系统、方法及其应用

说明书

本发明公开了一种电机控制系统、方法及其应用，PI控制单元根据多电枢单轴电机的速度反馈信号，以及给定指令速度进行PI控制，输出给定转矩信号至主从选择控制单元；主从选择控制单元根据上位机的指令，选择采用本台变频器或是其它变频器的给定转矩信号实现转矩输出同步控制，任意两台变频器之间能进行数据交互传输，实现给定转矩信号的互传；主从选择控制单元输出给定转矩信号至间接定子量控制单元，间接定子量控制单元控制逆变单元变频运行；逆变单元驱动多电枢单轴电机运行。本发明能够解决多电枢单轴电机转矩输出效果同步性，及保证船舶稳定可靠运行的技术问题。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是涉及一种应用于船舶领域的多电枢单轴电机控制系统、方法及其应用。

背景技术

作为一种典型的多电枢单轴结构的电机，全电推船用双电枢单轴电机的控制，因为其双电枢单轴结构的特殊性，需对每组电枢进行独立控制，因此很难保证它们之间控制的协同性，难免不会出现相互影响。例如：多个电枢都独立采用速度闭环控制，每组电机的速度信号由于传感器和采样差异，反馈的速度信号就会存在差异，这样作用在轴上的转矩就不一致，导致了力矩效果的不同步性，严重影响了最终的带载能力。另外，当一台变频器发生故障时，另外一台变频器不能及时进行有效的控制，可能会带来严重的负载冲击，从而导致船舶运行不稳定。最后，当发电系统故障，例如：一台柴油机宕机后，剩余功率不够，变频器不能及时进行功率限制，会进一步导致整个发电系统的崩溃或变频器故障。

在现有技术中，主要有以下文献与本发明申请相关：

文献1为永济新时速电机电器有限责任公司于2010年12月08日申请，并于2015年06月03日公开，公开号为CN102530219B的中国发明专利《电推进系统》。该发明公开了一种双电枢电推系统，双电枢分别由两个独立的逆变器控制，主要实现水上工具适应轻载与重载工况对推进电机输出功率的不同需求，而且能够在电推进系统一路推进出现故障时系统继续运行保证水上工具顺利回港。在轻载时，只使用一路控制工作在额定功率的50％，推进电机工作在高效工作区。重载时，同时使用两路控制工作在额定功率的100％，推进电机仍工作在高效工作区，从而实现推进电机两种不同功率等级的转换，这种系统控制方法，需判断推进电机在什么工况下处于轻载，什么工况下处于重载，即算轻载只用一台电机推进，如果负载功率为10％，这一台电机也不能运行至高效工作区。此外，还需涉及到一台电机带速重新投入或一台电机突然切掉的问题，渔船运行工况复杂，可频繁的运行在轻载或重载间，这都无疑会带来切换冲击和增大控制难度的问题。另外，在该发明申请中并未给出冗余运行的控制方法，只是简单地介绍了根据整机装置给出的功率和转矩进行控制，具体的控制过程没有给出说明，并且没有对转速进行控制，这些都无疑会导致航速不稳的现象。

文献2为永济新时速电机电器有限责任公司于2010年11月25日申请，并于2011年06月15日公开，公开号为CN201864035U的中国实用新型专利《水面装备电推进系统》。该实用新型专利介绍了一种水面装备电推进系统，用于解决变频器故障时检修难度大而直接危及船舶安全运行的问题，使得水面装备在变频器故障时仍然能够维持基本运行。该专利具体考虑了两台变频器驱动双电枢电机同时都发生故障，而不可恢复时的情况，增设了主推进柴油发电机组模块与推进电机的直接连接通道，通过柴油机直接驱动电机运行。这种方式增加了整个系统的冗余性，但是通过柴机油控制变频电机，需通过合适的参数匹配，并且是一种开环的驱动方式，控制不好会给电机带来损坏，例如：导致启动过电流或转速不稳的现象。另外，主机频繁地以高低速运行，主机负荷低且不稳定，这不仅油耗高，还会对主机造成损害。