[發明專利]多電機并聯驅動控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202111449057.6
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114337383A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 周志勇;張呈龍;劉中銀;馬永鎖;朱一航;謝晶
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: H02P5/50
• 分類號: H02P5/50;H02P21/00;H02P21/34;H02P27/04;H02P29/028;H02P29/032
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 黃威

本申請提供一種多電機并聯驅動控制系統及其控制方法，所述多電機并聯驅動控制系統包括：多個電機，所述多個電機的輸出軸通過傳動齒輪系相互連接，各個電機的輸出轉矩相互耦合；各個電機分別通過一變頻器同時與主控制器連接，所述主控制器通過各變頻器分別控制各電機工作在兩種模式下：啟動模式，電機的轉速低于預設電機速度閥值，電機采用轉矩控制；運行模式，電機的轉速高于預設電機速度閥值，電機采用速度加下垂控制。本申請所述多電機并聯驅動控制系統及其控制方法能夠迅速地達到目標轉速，而且能夠多臺電機輸出的轉矩平均分配，使得傳動結構受力平衡，運轉平順，減少機械損傷。

技術領域

本申請涉及船舶航運技術領域，具體涉及一種船舶舵槳用多電機并聯驅動控制系統及其控制方法。

背景技術

船用推進器是驅動船舶航行的主要裝置，港作拖輪、汽渡船、高端旅游船等要求靈活操縱的船型主流推進器采用360度全回轉式舵槳推進器。傳統動力系統采用船用柴油機直接驅動舵槳的結構型式。

隨著節能環保要求越來越高，內河和沿海運行的船舶采用電力驅動動力系統，還出現了電池儲能動力系統，采用電機驅動的舵槳系統應運而生。電動機扭矩特性好，具有較寬的功率范圍，且在低速時也可保持較高的效率，隨著電機工藝的不斷完善，電機的電磁噪聲改善，可靠性、調速性能都得到大幅度優化。同時利用多臺電機驅動同一舵槳負載，便于船舶機艙的設計布置、安裝調試、拆裝維護保養等，但需要考慮多臺電機之間的同步、均衡控制。

發明內容

本申請的目的在于提供一種能夠同步、均衡控制的多電機并聯驅動控制系統及其控制方法。

為實現上述目的，本申請提供一種多電機并聯驅動控制系統，所述多電機并聯驅動控制系統包括：多個電機，所述多個電機的輸出軸通過傳動齒輪系相互連接，各個電機的輸出轉矩相互耦合；各個電機分別通過一變頻器同時與主控制器連接，所述主控制器通過各變頻器分別控制各電機工作在兩種模式下：

啟動模式，電機的轉速低于預設電機速度閥值，電機采用轉矩控制；

運行模式，電機的轉速高于預設電機速度閥值，電機采用速度加下垂控制。

進一步，所述速度加下垂控制包括所述變頻器的轉速控制器和矢量控制系統；所述矢量控制系統與所述主控制器通過乘法器同時與所述轉速控制器連接；所述矢量控制系統為負反饋控制，以電機轉矩電流為反饋控制量，加在所述矢量控制系統的最外環，輸出下降轉速反饋，與所述主控制器發出的轉速命令，通過所述乘法器形成電機轉速命令，再通過所述轉速控制器輸出電機的轉矩電流給定；所述變頻器的矢量控制系統還包含有預設下垂系統數和額定電流。

進一步，所述電機還具有安全保護模式：所述主控制器監控電機的輸出轉矩、電壓、電流、頻率，在電機的輸出轉矩超過預設輸出轉矩閾值時或者電機的轉矩不平衡系數超過預設不平衡系數閾值時，所述主控制器通過變頻器對電機的輸出轉矩進行限制；所述電機的轉矩不平衡系數通過各電機的轉速或電流之間的差異進行計算。

進一步，所述電機還工作在第三模式下：

脫困模式，電機長時間高轉矩輸出及頻繁正反轉。

進一步，所述多個電機的輸出軸通過傳動齒輪系相互連接為剛性連接，且所述多個電機的輸出軸通過傳動齒輪系相互連接至舵槳。

一種多電機并聯驅動控制系統的控制方法，采用如前所述的多電機并聯驅動控制系統，所述控制方法包括：在啟動階段，電機的轉速低于預設電機速度閥值，采用啟動模式；在運行階段，電機的轉速高于預設電機速度閥值，采用運行模式。

進一步，當采用啟動模式，電機采用轉矩控制，主控制器發送轉矩指令給變頻器；當采用運行模式，電機采用速度加下垂控制，主控制器發送頻率指令給變頻器。