[发明专利]一种15相电机分通道控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶电力推进系统监控系统设计技术领域，，尤其是涉及一种15相电机分通道控制系统及控制方法。

背景技术

船舶电力推进系统是一个复杂系统，是船舶动力和船舶电力的有效综合，而非简单地组合。电力推进系统可以对全船的能源进行统一管理，综合利用、有效分配。在这种模式下，推进电动机实际上变成了船上电网之中的一个电力用户，通过电力系统，将原动机和推进系统有机地结合在一起。系统集成的工作任务就是使这个有机系统的各主要设备能够优化地匹配在一起，从而发挥系统的整体优势，并通过PMS及监控系统对其进行协调控制来保证其可靠和高效的运行。

多相电机变频调速因性能优越、转矩脉动小而备受青睐，成为当前国外大功率推进电机变频调速装臵研究发展的重要方向。多相电机每个通道中的功率单元均由独立的功率主电路供电，功率主电路分别受控于一个驱动单元，驱动单元除了控制对应的功率主电路给相应的功率单元供电之外，相互之间以及与其他功能单元之间必须以适当的运行机制相互配合，才能充分发挥多相电机的性能，这样，在各功能单元之间就势必存在一个协调控制的问题。 针对多相电机各功能单元之间的协调控制，重点研究基于功能单元主从备份的多重冗余式控制系统架构，并在此架构上研究各功能单元之间的运行机制，分析各驱动单元之间的脉冲同步问题和转速等信号的共用问题，研究单通道、双通道及三通道运行及其运行模式切换。

多相推进系统由多个通道组成，与三相传统推进方案相比，为了保证通道间的冗余性，独有的关键技术主要体现在多通道独立的控制硬件协调、多相电机的分散协调控制技术、基于电机反电势的多通道保护等方面。十五相推进系统分为三个通道，每个通道的拓扑及电机绕组数量为五相。每个通道包含开关、推进变压器、不控整流器、五相逆变器及五相电机绕组。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种针对多相电机各功能单元之间的协调控制，分析各驱动单元之间的脉冲同步问题和转速等信号的共用问题，研究单通道、双通道及三通道运行及其运行模式切换，突破多相船用电力推进系统关键技术，具备船用电力推进系统的设计能力的一种15相电机分通道控制系统及控制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种15相电机分通道控制系统，用于控制15相电机，所述15相电机分成3个5相的控制通道；系统包括：

一个控制系统主站：包括一套S7-300 PLC，其中S7-300 PLC包括电源模块、CPU模块、以太网通信模块以及输入输出模块；控制系统主站用于15相电机的每个通道中的各功能单元之间协调控制，以及单通道、双通道及三通道运行及其运行模式切换；三台变频器为控制系统从站，控制系统主站与从站之间采用PROFIBUS DP通信；

控制系统主站包括：

逻辑联锁控制单元：用于系统输入输出接口管理、工况管理、各设备的联锁及驱动、以及不同通道之间的协调控制；

数据通信单元：用于控制系统主站与变频器之间的数据通信和交换以及各通道功能单元之间的脉冲同步问题和转速信号；

故障报警保护单元：用于整个系统故障自动检测和采取相应的保护策略。

一种采用15相电机分通道控制系统的控制方法，其多相电机每个通道的功率单元均由独立的功率主电路供电，每个功率主电路分别受控于一个驱动单元；各个驱动单元除了控制对应的功率主电路外，相互之间进行同步协调，使各驱动单元之间的脉冲同步，同时使转速信号共用，具体包括三通道、双通道以及单通道的控制，方法如下：

在三个通道均正常时，三个通道同时工作，系统可以满负荷运行，在电机运行时，其它未启动的通道禁止启动；

控制一：三通道控制，在三通道工作时，控制系统将控制指令同时发送给对应工作通道；在单通道损坏或两通道损坏条件下，系统可以切除单通道或者切除双通道降额运行；

控制二：双通道控制，在双通道工作时，控制系统将控制指令同时发送给对应工作通道；在某一通道损坏条件下，系统可以切除单通道降额运行；

控制三：单通道控制，在单通道工作时，控制系统将控制指令发送给对应工作通道；在该通道损坏条件下，系统可以切除单通道降额运行。

进一步的技术方案是：

所述的一种采用15相电机分通道控制系统的控制方法，每个单通道控制，PLC控制模块的工作模式相同，依次包括: 初始化状态、推进等待状态、推进准备状态、推进状态、停车状态的步骤；