CN101931352A - 一种单逆变器驱动的双y移30°六相永磁同步电动机双电机串联系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单逆变器驱动的双Y移30°六相永磁同步电动机双电机串联系统，其特征在于其具有两台六相永磁同步电动机、六相逆变器、电流传感器、两个光电码盘及系统控制单元；两台电动机的a₁b₁c₁绕组、x₁y₁z₁绕组、a₂b₂c₂绕组、x₂y₂z₂绕组的夹角分别为120°，a₁与x₁、b₁与y₁、c₁与z₁、a₂与x₂、b₂与y₂、c₂与z₂的夹角分别为30°，a₁与a₂、b₁与c₂、c₁与b₂、x₁与y₂、y₁与x₂ z₁与z₂分别直接联结，其按照电动机在同步旋转坐标下的矢量控制策略对电动机进行转速闭环控制，经过PI调节、坐标变换得到电动机的定子电压给定值，按照相序联结关系将该值叠加得到控制六相逆变器所需要的脉宽调制信号，本发明降低系统的成本、提高系统的可靠性、降低系统的体积及重量，提高系统的效率。

Description

一种单逆变器驱动的双Y移30°六相永磁同步电动机双电机串联系统及控制方法

技术领域：

本发明所涉及的是多电机驱动系统，即基于广义零次谐波分量的单逆变器驱动的双Y移30°六相永磁同步电动机(PMSM)双电机串联系统及控制方法。

背景技术：

多电机驱动系统作为运动控制研究领域的重要内容之一，广泛地应用于地铁、机车牵引、挤压机组、机器人、纺织、卷绕、轧钢及造纸工业等应用场合。多电机驱动系统目前分为两种：

一种是多个逆变器并联在同一直流母线电源上，每台电动机由各

自的逆变器独立驱动(如图1所示)。目前该多电机驱动系统中的电

动机和逆变器都是三相的，各台电机相对于其他电机可以利用各自的

逆变器和矢量控制策略或者直接转矩控制策略实现独立运行，这种系

统可允许电机具有不同的额定值以及不同的负载或转速值，但缺点是

需要多个逆变器及其控制电路，不利于降低系统的成本和体积等。

第二种是只用单台逆变器驱动多台并联的三相交流电动机，例如机车传动系统中常用的多电机系统(如图2所示)。该系统要求每台电机的转速以及负载必须严格地完全相同，不允许各台电机具有不同的额定值以及不同的负载或转速值！因此，对于采用同一台逆变器同时驱动多台具有不同电压额定值、不同转速或负载的三相电机则是不可能的。

而要推出技术性能优良的机车牵引、机器人、纺织、造纸等工业驱动系统以及综合电力舰船系统，不能仅仅针对同一逆变器供电的单台电机的控制问题开展研究，而必须解决同一直流母线电源和同一逆变器供电的多台电机的独立运行问题！根据电机理论，采用两台双Y移30°六相PMSM串联的方式，用同一台逆变器驱动，则能够实现两台电机的独立解耦运行！

发明内容：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种降低系统的成本、提高系统的可靠性、降低系统的体积及重量，提高系统的效率的单逆变器驱动的双Y移30°永磁同步电动机双电机串联系统及控制方法。

本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种单逆变器驱动的双Y移30°六相永磁同步电动机双电机串联系统，其特征在于其具有两台定子绕组正弦分布的双Y移30°六相永磁同步电动机、与两台定子绕组正弦分布的双Y移30°六相永磁同步电动机相联接的六相逆变器、检测六相逆变器的六相输出电流的电流传感器、分别检测两台电动机位置信号的两个光电码盘及系统控制单元，该系统控制单元是按照永磁同步电动机在同步旋转坐标下的矢量控制策略分别对两台永磁同步电动机进行转速闭环控制，经过PI调节、坐标变换得到两台电机的定子电压给定值，再按照两台电机的相序联结关系将定子电压给定值叠加后，得到控制六相逆变器所需要的脉宽调制(PWM)信号；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子a₁b₁c₁绕组为第一套绕组，它们的夹角分别为120°电角度，x₁y₁z₁绕组为第二套绕组，它们的夹角也是分别为120°电角度，而a₁与x₁之间的夹角为30°电角度，b₁与y₁、c₁与z₁的夹角也分别为30°电角度，第一套绕组a₁b₁c₁与第二套绕组x₁y₁z₁之间的中点是隔离的；第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子a₂b₂c₂绕组为第一套绕组，它们的夹角分别为120°电角度，x₂y₂z₂绕组为第二套绕组，它们的夹角也是分别为120°电角度，而a₂与x₂之间的夹角为30°电角度，b₂与y₂、c₂与z₂的夹角也分别为30°电角度，第一套绕组a₂b₂c₂与第二套绕组x₂y₂z₂之间的中点是隔离的，第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的a₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的a₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的b₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的c₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的c₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的b₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的x₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的y₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的y₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的x₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的z₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的z₂直接联结。

一种单逆变器驱动的双Y移30°六相永磁同步电动机双电机串联系统的控制方法，其特征在于其包括如下步骤：

a、通过电流传感器检测六相逆变器的六相输出电流，然后经过式(1)的变换矩阵计算变换后分别得到控制电机1的αβ电流分量和控制电机2的z₁z₂电流分量；由两台电机的光电码盘1、光电码盘2分别检测出各自电机的位置信号，一方面用来进行静止坐标到旋转坐标的变换，分别将电机1的αβ电流分量转换为同步旋转坐标下的电流分量i_d1、i_q1以及电机2的z₁z₂电流分量转变为同步旋转坐标下的电流分量i_d2、i_q2；检测出的位置信号的另一方面用来进行微分得到转速的大小；在旋转坐标下分别对两台六相永磁同步电动机按照定子激磁电流分量i_d＝0的控制策略进行转速控制；

b、将第一台六相永磁同步电动机闭环控制所得到的电压信号u_d、u_q以及第二台六相永磁同步电动机闭环控制所得到的电压信号u_d2、u_q2分别进行旋转坐标到静止坐标的反变换得到两台电机在静止坐标下的u_α、u_β和u_z1、u_z2；然后分别对u_α、u_β和u_z1、u_z2进行2/6坐标变换(即式(1)的逆变换[T]^-1)就可分别得到控制电机1电压信号的给定值

与控制电机2电压信号给定值

逆变器的脉宽调制控制电压

根据相序串联规则对应相加，即 $u_A^{*}=u_{a1}^{*}+u_{a2}^{*},$ $u_B^{*}=u_{b1}^{*}+u_{c2}^{*},$ $u_C^{*}=u_{c1}^{*}+u_{b2}^{*},$ $u_X^{*}=u_{x1}^{*}+u_{y2}^{*},$ $u_Y^{*}=u_{y1}^{*}+u_{x2}^{*},$

经脉宽调制输出的六路控制信号(S_A与

S_B与

S_C与

S_X与

S_Y与S_Z与

)分别控制六相逆变器的六个桥臂的上下两个开关器件的导通与关断，这些控制信号高电平时为1，此时所控制的开关器件导通，低电平时为0，此时所控制的开关器件关断，这样就可实现六相逆变器输出电流的αβ电流分量作用在电机1中并产生电机1所需要的磁通和力矩，六相逆变器输出电流的z₁z₂电流分量作用在电机2中并产生电机2所需要的磁通和力矩，鉴于αβ电流分量与z₁z₂电流分量分别在两个正交的平面上，因此实现了两台串联双Y移30°六相永磁同步电动机在同一台六相逆变器驱动下的独立解耦运行。

本发明同已有技术相比可产生如下积极效果：

(1)这是一种利用谐波的新思想，即在第一台双Y移30°六相PMSM中产生旋转磁动势的基波电流和6k±1(k为偶数)次谐波电流在第二台双Y移30°六相PMSM中不会产生磁动势，而在第一台双Y移30°六相PMSM中不产生磁动势的6k±1(k为奇数)次谐波电流将在第二台双Y移30°六相PMSM中产生旋转的磁动势，本发明是对普通多相PMSM交流调速技术的拓展和延伸。

(2)本发明的新型串联驱动系统中，每台双Y移30°六相PMSM的定子绕组可以天然地作为另一台双Y移30°六相PMSM的谐波滤波器，因此，还可以省略体积庞大、重量笨重的滤波器装置。

(3)该新型系统与传统的三相多电机驱动系统相比，能够继续保持住双Y移30°六相PMSM原有的谐波最低次数和脉动频率提高、力矩脉动及噪声减小、转子谐波损耗减小以及力矩密度增加等优点，本发明是对传统的多电机驱动技术的一种新发展和新思路。

(4)该新型驱动系统能够实现在同一变频电源供电下，采用同一台DSP平台就可以完成两台双Y移30°六相PMSM的解耦控制，有利于节省逆变器驱动控制装置、降低系统的成本、减小多相驱动系统的外围电路、在元件层面上提高系统的可靠性以及降低系统的体积、重量。尤其是采用面装式双Y移30°六相PMSM的双电机串联驱动相对于两台双Y移30°六相感应电动机串联驱动系统，有助于改善定子绕组损耗过大的缺点，在一定程度上改善了系统的效率。

附图说明：

图1为已有的基于同一直流母线电源的独立逆变器的多电机驱动系统的示意图；

图2为已有的基于同一逆变器的电机并联的多电机驱动系统(两电机)的示意图；

图3为本发明的系统主电路原理框图；

图4为本发明的两台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子绕组结构图；

图5为本发明的两台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子绕组联结形式图；

图6为本发明的驱动系统示意图；

图7为电机1保持300rpm，电机2从静止加速到500rpm的电机转速情况、电机力矩情况及逆变器a相电流情况图；

图8为电机1保持300rpm，电机2保持350rpm，对电机2突加负载，稳定后卸负载的电机转速情况、电机力矩情况及逆变器a相电流情况图；

图9为电机1转速150rpm，电机2转速450rpm，空载时逆变器a相输出电流的波形及频谱图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明：

对于定子绕组正弦分布的双Y移30°六相永磁同步电动机采用全维空间解耦变换方法，可以把自然坐标下的电机变量(相电压、相电流等)变换到αβ-z₁z₂-o₁o₂新参考坐标系下，αβ子空间中的基波及谐波将在电机中形成旋转磁动势，与电机的机电能量转换相关，其中两个基波分量可以用来控制电机的运行；z₁z₂子空间与αβ子空间正交，该子空间的谐波在绕组正弦分布的电机中不形成旋转磁动势，与电机自身的机电能量转换无关，只在定子绕组上感应出谐波电流，可以称为广义零序分量；o₁o₂定义为零序子空间，它们与αβ和z₁z₂子空间都正交，对于星形联接的没有中点的多相电机中，o₁o₂子空间的零序分量不存在。

当电机采用矢量控制等控制策略时，只需要两个定子电流分量，一个用来产生磁链，另一个用来产生力矩。而对于多相电机中其余的自由度电流分量，除了可以用作力矩提高(如对于集中定子绕组而言，通过注入定子电流谐波来实现)或者容错性之外，还可以用作多台多相电机串联驱动系统的联结变量。因此，本发明研究一种新型的两台双Y移30°六相永磁同步电动机串联驱动系统，该系统是由单台逆变器驱动，借助于一定的定子绕组串联联结相序转换规律，以使第一台电机的z₁z₂子空间的广义零序电流分量转换成为第二台电机的磁通和力矩的电流分量，而第一台电机的磁通和力矩的电流分量必须转换为第二台电机的广义零序分量，从而实现两台电机在同一个逆变器驱动下的独立运行；该系统对于每一台电机的额定功率、转速和负载都没有特殊要求，它们可以相同，也可以不同。系统主电路原理图如图3所示。

其中，逆变器为电流控制电压源型，若要实现电机1与电机2的串联联结后的完全独立运行，中间必需适当的相序转换规则进行必要的相序转换，而不是相序的直接串联，才可保证电机1的z₁z₂子空间广义零序分量构成电机2的磁通与力矩电流分量，而电机1的磁通和力矩电流分量则构成电机2的广义零序电流分量，从而实现电机1与电机2的解耦运行。

两台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子绕组结构如图4所示。以第一台电机为例说明其绕组关系，定子a₁b₁c₁绕组为第一套绕组，它们的夹角分别为120°电角度，x₁y₁z₁绕组为第二套绕组，它们的夹角也是分别为120°电角度，而a₁与x₁之间的夹角为30°电角度，b₁与y₁、c₁与z₁的夹角也分别为30°电角度。第一套绕组a₁b₁c₁与第二套绕组x₁y₁z₁之间的中点是隔离的。

对于第二台双Y移30°六相PMSM的定子绕组结构关系与第一台电机是相同的，但两台电机的额定功率、额定负载、额定转速等可以相同、也可以不同，没有特殊要求。

具体的两台双Y移30°六相PMSM的定子绕组串联关系如图5所示。

实施例：(1)两台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子绕组串联相序转换关系：

对于一台双Y移30°六相永磁同步电动机的控制而言，只需要一对定子αβ子空间电流分量分别用以磁通和力矩的控制，这样，就存在剩余的另一对z₁z₂子空间定子电流分量控制与之串联的第二台永磁同步电动机。如果能设法控制第一台双Y移30°六相永磁同步电动机定子绕组与之串联的双Y移30°六相永磁同步电动机互相解耦，则其中第一台六相永磁同步电动机控制力矩与磁通的电流分量在第二台六相永磁同步电动机中就不会产生力矩与磁通，即其中第一台六相永磁同步电动机的定子αβ电流分量可看作第二台与之串联的六相永磁同步电动机的z₁z₂分量，反之，第二台六相永磁同步电动机的定子αβ电流分量可看作第一台与之串联的六相永磁同步电动机的z₁z₂分量。这样，就实现了在一台电流控制电压型逆变器驱动的两台六相永磁同步电动机串联电机的转速(位置或力矩)的独立控制。只是这两台六相永磁同步电动机的定子绕组之间需要一定的相序变换才能实现上述目标。

一台双Y移30°六相永磁同步电动机的解耦转换矩阵如式(1)，其中矩阵的六列分别表示a、x、b、y、c、z相绕组，α＝30°电角度：

$\left[T\right]=\sqrt{\frac{1}{3}}\left[\begin{array}{cccccc}1& \cos \left(\mathrm{\α}\right)& \cos \left(4\mathrm{\α}\right)& \cos \left(5\mathrm{\α}\right)& \cos \left(8\mathrm{\α}\right)& \cos \left(9\mathrm{\α}\right)\\ 0& \sin \left(\mathrm{\α}\right)& \sin \left(4\mathrm{\α}\right)& \sin \left(5\mathrm{\α}\right)& \sin \left(8\mathrm{\α}\right)& \sin \left(9\mathrm{\α}\right)\\ 1& \cos \left(5\mathrm{\α}\right)& \cos \left(8\mathrm{\α}\right)& \cos \left(\mathrm{\α}\right)& \cos \left(4\mathrm{\α}\right)& \cos \left(9\mathrm{\α}\right)\\ 0& \sin \left(5\mathrm{\α}\right)& \sin \left(8\mathrm{\α}\right)& \sin \left(\mathrm{\α}\right)& \sin \left(4\mathrm{\α}\right)& \sin \left(9\mathrm{\α}\right)\\ 1& 0& 1& 0& 1& 0\\ 0& 1& 0& 1& 0& 1\end{array}\right]\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_1^T\\ {\mathrm{\β}}_1^T\\ z_1^T\\ z_2^T\\ o_1^T\\ o_2^T\end{array}---\left(1\right)$

矩阵式(1)中的最上面两行表示能够产生基波磁通和力矩的定子电流分量，即所谓的αβ电流分量；中间两行表示与αβ子空间正交的z₁z₂子空间谐波电流分量，它们与电机自身的机电能量转换无关，式(1)中的最下面的两行为两个o₁o₂零序分量，对于没有中线的Y型联结的多相电机，这对o₁o₂分量是不存在的。

利用式(1)，可得具体的联结规律如下：

首先看两台电机的第一套绕组a₁b₁c₁与a₂b₂c₂绕组的对应串联关系。第一台电机的a₁相与第二台电机的a₂直接联结，这是因为在式(1)中的第一列中，α₁β₁分量与z₁z₂分量的对应步长为0，a相的相转换步长为0；电机1的b₁相与电机2的c₂相联结，这是因为在式(1)的第三列中，α₁β₁分量与z₁z₂分量的对应步长为4α-8α＝-4α＝-120°；电机1的c₁与电机2的b₂联结；因为第五列中，α₁β₁分量与z₁z₂分量的对应步长为8α-4α＝4α＝120°。

然后再看两台电机的第二套绕组x₁y₁z₁与x₂y₂z₂的对应串联关系。电机1的x₁相与电机2的y₂联结，因为在式(1)的第二列中，α₁β₁分量与z₁z₂分量的对应步长为α-5α＝-4α＝-120°；电机1的y₁与电机2的x₂联结，因为在第四列中，α₁β₁分量与z₁z₂分量的对应步长为5α-α＝4α＝120°；电机1的z₁与电机2的z₂联结，因为第六列中，α₁β₁分量与z₁z₂分量的对应步长为9α-9α＝0。

两台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子绕组串联关系如图5所示。

(2)单逆变器驱动的两台双Y移30°六相PMSM串联系统独立解耦控制方法：

由于两台双Y移30°六相永磁同步电动机经过相序变换串联后，使第二台电机的dq力矩磁通分量与第一台电机的z₁z₂谐波分量串联，反之亦然，对每台电机均可采用转子磁场定向的矢量控制策略实现二者的独立运行。该系统采用转速闭环控制，其中每一台六相电机的矢量控制策略都是独立的，控制策略可以相同，也可以不同。对于表贴型永磁同步电动机，通常采用最简单的定子激磁电流分量i_d＝0的控制策略，可使单位定子电流的力矩最大，或者在产生所要求的力矩情况下，只需要最小的定子电流，从而使铜耗下降，效率提高。

通过电流传感器检测六相逆变器的六相输出电流(该电流实际上包含了两台六相永磁同步电动机的定子绕组电流瞬时值之和)，然后经过式(1)的变换矩阵计算变换后分别得到控制电机1的αβ电流分量和控制电机2的z₁z₂电流分量；由两台电机的光电编码器(光电码盘1、光电码盘2)分别检测出各自电机的位置信号，一方面用来进行静止坐标到旋转坐标的变换，分别将电机1的αβ电流分量转换为同步旋转坐标下的电流分量i_d1、i_q1以及电机2的z₁z₂电流分量转变为同步旋转坐标下的电流分量i_d2、i_q2；检测出的位置信号的另一方面用来进行微分得到转速的大小，以用于转速的闭环控制。在旋转坐标下分别对两台六相永磁同步电动机按照定子激磁电流分量i_d＝0的控制策略进行转速控制，具体情况参见图6。同时为了精确的解耦控制，在构造电压参考值时需要考虑补偿其中一台电机的磁通力矩电流分量在另一台电机所产生的压降(如图6中电机1的e_d、e_q，电机2的e_d2、e_q2)。

将第一台六相永磁同步电动机闭环控制所得到的电压信号u_d、u_q以及第二台六相PMSM闭环控制所得到的电压信号u_d2、u_q2分别进行旋转坐标到静止坐标的变换得到两台电机在静止坐标下的u_α、u_β和u_z1、u_z2；然后分别对u_α、u_β和u_z1、u_z2进行2/6坐标变换(即式(1)的逆变换[T]^-1)就可分别得到控制电机1电压信号的给定值与控制电机2电压信号给定值

逆变器的PWM(脉宽调制)控制电压

是由两台电机合成的参考电压(电机1的

与电机2的

)实现的，参考电压不是直接相加而必须是按照图5所示的相序串联规则对应起来相加，即

经PWM调制输出的六路控制信号(S_A与

S_B与

S_C与

S_X与 

S_Y与

S_Z与

)分别控制六相逆变器的六个桥臂的上下两个开关器件的导通与关断，这些控制信号高电平时为1，此时所控制的开关器件导通，低电平时为0，此时所控制的开关器件关断。这样就保证了αβ平面的电压分量作用在电机1上并产生其运行所需要的磁通和力矩，z₁z₂平面的电压分量作用在电机2上并产生其运行所需要的磁通和力矩，这样就不需要单独的谐波滤波器来抑制各台电机的零序分量了。不难发现，当其中的一台电机负载或转速发生变化时，由于是把各台电机闭环控制所得的电压参考值分别按照相序变换关系对应相加，这样逆变器输出电压实际上包含了两个正交平面上的电压分量(这两个平面的电压分量是互不影响的)，也就自然地实现了逆变器闭环控制两台电机的独立运行。

研究在速度运行模式下当其中的一台电机变速、变载等暂态变化时对另一台电机运行的影响情况，考察力矩、逆变器输出端电流波形的暂态变化规律以及稳态运行规律等，证明该系统中电机可以独立运行的可行性。利用两台原理样机进行了仿真研究，包括其中一台电机的变速运行、变载运行对另一台电机的运行有没有影响等，分别如图7、8所示。

在图7中，电机1运行在300rpm，电机2静止，给电机2设定500rpm转速命令，转速和转矩响应曲线显示电机2的加速并没有对电机1的转速和转矩产生影响，此时两台电机的运行是独立的；电流曲线显示逆变器的设定电流与输出电流非常一致，由于两台电机均为空载，稳态时电机转矩很小，逆变器输出的电流也非常小。从仿真结果不难看出，当电机2加速过程中，对电机1的运行没有任何影响，因此，可以证明该系统的两台电机是解耦运行的。

用阶跃变化的负载对系统的动态性能进行考察，电机1保持300

rpm，电机2保持350rpm，对电机2突加负荷，转速稳定后突卸负荷，结果如图8所示，虽然电机2在负载突然变化时转速发生了突然变化，但是对电机1的转速和转矩是没有任何影响的，证明了该系统的两台串联电机是解耦运行的。

为了从根本上验证串联驱动系统中两台电机的独立解耦控制，进一步对逆变器的输出电流进行了频谱分析，电机1运行在150rpm，电机2运行在450rpm，通过计算我们可以得到电机1中相电流的电频率应该是10Hz，电机2中相电流的频率应改为30Hz。仿真结果如图9所示，逆变器a相的输出电流包含10Hz和30Hz两个主要频率，与理论计算是一致的。

Claims (2)

1.一种单逆变器驱动的双Y移30°六相永磁同步电动机双电机串联系统，其特征在于其具有两台定子绕组正弦分布的双Y移30°六相永磁同步电动机、与两台定子绕组正弦分布的双Y移30°六相永磁同步电动机相联接的六相逆变器、检测六相逆变器的六相输出电流的电流传感器、分别检测两台电动机位置信号的两个光电码盘及系统控制单元，该系统控制单元是按照永磁同步电动机在同步旋转坐标下的矢量控制策略分别对两台永磁同步电动机进行转速闭环控制，经过PI调节、坐标变换得到两台电机的定子电压给定值，再按照两台电机的相序联结关系将定子电压给定值叠加后，得到控制六相逆变器所需要的脉宽调制(PWM)信号；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子a₁b₁c₁绕组为第一套绕组，它们的夹角分别为120°电角度，x₁y₁z₁绕组为第二套绕组，它们的夹角也是分别为120°电角度，而a₁与x₁之间的夹角为30°电角度，b₁与y₁、c₁与z₁的夹角也分别为30°电角度，第一套绕组a₁b₁c₁与第二套绕组x₁y₁z₁之间的中点是隔离的；第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的定子a₂b₂c₂绕组为第一套绕组，它们的夹角分别为120°电角度，x₂y₂z₂绕组为第二套绕组，它们的夹角也是分别为120°电角度，而a₂与x₂之间的夹角为30°电角度，b₂与y₂、c₂与z₂的夹角也分别为30°电角度，第一套绕组a₂b₂c₂与第二套绕组x₂y₂z₂之间的中点是隔离的，第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的a₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的a₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的b₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的c₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的c₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的b₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的x₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的y₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的y₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的x₂直接联结；第一台双Y移30°六相永磁同步电动机的z₁相与第二台双Y移30°六相永磁同步电动机的z₂直接联结。

2.权利要求1所述的一种单逆变器驱动的双Y移30°六相永磁同步电动机双电机串联系统的控制方法，其特征在于其包括如下步骤：

a、通过电流传感器检测六相逆变器的六相输出电流，然后经过式(1)的变换矩阵计算变换后分别得到控制电机1的αβ电流分量和控制电机2的z₁z₂电流分量；由两台电机的光电码盘1、光电码盘2分别检测出各自电机的位置信号，一方面用来进行静止坐标到旋转坐标的变换，分别将电机1的αβ电流分量转换为同步旋转坐标下的电流分量i_d1、i_q1以及电机2的z₁z₂电流分量转变为同步旋转坐标下的电流分量i_d2、i_q2；检测出的位置信号的另一方面用来进行微分得到转速的大小；在旋转坐标下分别对两台六相永磁同步电动机按照定子激磁电流分量i_d＝0的控制策略进行转速控制；

b、将第一台六相永磁同步电动机闭环控制所得到的电压信号u_d、u_q以及第二台六相永磁同步电动机闭环控制所得到的电压信号u_d2、u_q2分别进行旋转坐标到静止坐标的反变换得到两台电机在静止坐标下的u_α、u_β和u_z1、u_z2；然后分别对u_α、u_β和u_z1、u_z2进行2/6坐标变换(即式(1)的逆变换[T]^-1)就可分别得到控制电机1电压信号的给定值与控制电机2电压信号给定值

逆变器的脉宽调制控制电压

根据相序串联规则对应相加，即 $u_A^{*}=u_{a1}^{*}+u_{a2}^{*},$ $u_B^{*}=u_{b1}^{*}+u_{c2}^{*},$ $u_C^{*}=u_{c1}^{*}+u_{b2}^{*},$ $u_X^{*}=u_{x1}^{*}+u_{y2}^{*},$ $u_Y^{*}=u_{y1}^{*}+u_{x2}^{*},$

经脉宽调制输出的六路控制信号(S_A与

S_B与

S_C与

S_X与S_Y与

S_Z与

)分别控制六相逆变器的六个桥臂的上下两个开关器件的导通与关断，这些控制信号高电平时为1，此时所控制的开关器件导通，低电平时为0，此时所控制的开关器件关断，这样就可实现六相逆变器输出电流的αβ电流分量作用在电机1中并产生电机1所需要的磁通和力矩，六相逆变器输出电流的z₁z₂电流分量作用在电机2中并产生电机2所需要的磁通和力矩，鉴于αβ电流分量与z₁z₂电流分量分别在两个正交的平面上，因此实现了两台串联双Y移30°六相永磁同步电动机在同一台六相逆变器驱动下的独立解耦运行。

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