[发明专利]多电机并联驱动控制系统及其控制方法

说明书

本申请提供一种多电机并联驱动控制系统及其控制方法，所述多电机并联驱动控制系统包括：多个电机，所述多个电机的输出轴通过传动齿轮系相互连接，各个电机的输出转矩相互耦合；各个电机分别通过一变频器同时与主控制器连接，所述主控制器通过各变频器分别控制各电机工作在两种模式下：启动模式，电机的转速低于预设电机速度阀值，电机采用转矩控制；运行模式，电机的转速高于预设电机速度阀值，电机采用速度加下垂控制。本申请所述多电机并联驱动控制系统及其控制方法能够迅速地达到目标转速，而且能够多台电机输出的转矩平均分配，使得传动结构受力平衡，运转平顺，减少机械损伤。

技术领域

本申请涉及船舶航运技术领域，具体涉及一种船舶舵桨用多电机并联驱动控制系统及其控制方法。

背景技术

船用推进器是驱动船舶航行的主要装置，港作拖轮、汽渡船、高端旅游船等要求灵活操纵的船型主流推进器采用360度全回转式舵桨推进器。传统动力系统采用船用柴油机直接驱动舵桨的结构型式。

随着节能环保要求越来越高，内河和沿海运行的船舶采用电力驱动动力系统，还出现了电池储能动力系统，采用电机驱动的舵桨系统应运而生。电动机扭矩特性好，具有较宽的功率范围，且在低速时也可保持较高的效率，随着电机工艺的不断完善，电机的电磁噪声改善，可靠性、调速性能都得到大幅度优化。同时利用多台电机驱动同一舵桨负载，便于船舶机舱的设计布置、安装调试、拆装维护保养等，但需要考虑多台电机之间的同步、均衡控制。

发明内容

本申请的目的在于提供一种能够同步、均衡控制的多电机并联驱动控制系统及其控制方法。

为实现上述目的，本申请提供一种多电机并联驱动控制系统，所述多电机并联驱动控制系统包括：多个电机，所述多个电机的输出轴通过传动齿轮系相互连接，各个电机的输出转矩相互耦合；各个电机分别通过一变频器同时与主控制器连接，所述主控制器通过各变频器分别控制各电机工作在两种模式下：

启动模式，电机的转速低于预设电机速度阀值，电机采用转矩控制；

运行模式，电机的转速高于预设电机速度阀值，电机采用速度加下垂控制。

进一步，所述速度加下垂控制包括所述变频器的转速控制器和矢量控制系统；所述矢量控制系统与所述主控制器通过乘法器同时与所述转速控制器连接；所述矢量控制系统为负反馈控制，以电机转矩电流为反馈控制量，加在所述矢量控制系统的最外环，输出下降转速反馈，与所述主控制器发出的转速命令，通过所述乘法器形成电机转速命令，再通过所述转速控制器输出电机的转矩电流给定；所述变频器的矢量控制系统还包含有预设下垂系统数和额定电流。

进一步，所述电机还具有安全保护模式：所述主控制器监控电机的输出转矩、电压、电流、频率，在电机的输出转矩超过预设输出转矩阈值时或者电机的转矩不平衡系数超过预设不平衡系数阈值时，所述主控制器通过变频器对电机的输出转矩进行限制；所述电机的转矩不平衡系数通过各电机的转速或电流之间的差异进行计算。

进一步，所述电机还工作在第三模式下：

脱困模式，电机长时间高转矩输出及频繁正反转。

进一步，所述多个电机的输出轴通过传动齿轮系相互连接为刚性连接，且所述多个电机的输出轴通过传动齿轮系相互连接至舵桨。

一种多电机并联驱动控制系统的控制方法，采用如前所述的多电机并联驱动控制系统，所述控制方法包括：在启动阶段，电机的转速低于预设电机速度阀值，采用启动模式；在运行阶段，电机的转速高于预设电机速度阀值，采用运行模式。

进一步，当采用启动模式，电机采用转矩控制，主控制器发送转矩指令给变频器；当采用运行模式，电机采用速度加下垂控制，主控制器发送频率指令给变频器。