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多相电动机系统的研究主要在以下几方面：绕组理 论与谐波分析建模稳态、动态分析与控制缺相时的稳

收稿日期20010531

陈林熊有伦 【华中科技大学湖北武汉430074）

azhongUniversity of ScienceHubei Wuhan 430

态、动态分析与控制。

2.1交流电动机绕组理论与空间谐波

多相感应电机研究是基于通用旋转电机的基本理 论三相电机可以看成多相电机的特例。传统的电机设 计理论都是在正弦激励电源假定下，为建立均匀的圆形 气隙磁场对称的多相电机的定子绕组在空间呈正弦分 布尽量减小电机的空间谐波。E.A.Klinshinf6根据电机 绕组的相带角电角度和每极相带数q=180/β给多 相电机下了明确的定义：电机定子有2q个绕组，以3电 角度空间对称分布，当g为整数时如果有2q个出线端 则称为2q相电机如果只有q个出线端，即同一磁轴上 的两个绕组用同一个绕组代替则称为半2q相电机。 由于电机的特性主要由相带角（内部相数)决定，因 而半2g相电机与2q相电机有相似的特性。如，传统的 60相带角电机q=3，当出线端为6时称为6相电机，当 出线端为3时称为半6相电机，它们在基波激励下产生 的磁势谐波次数都为v=±（2gn±1)=±（6n±1）,n为 整数即随着定子相数的增多**次的空间谐波次数增 大转矩脉动频率增高，而脉动幅值下降24]。虽然减小了 空间谐波，但每相定子绕组串联匝数减小，定子漏抗较 小电机设计应更多考虑适当增大电机定子漏抗抑制定 子时间谐波电流，而不是设法消除更多的高次空间谐 波6。

2.2多相电动机的建模

多相电动机是一个多变量耦合的非线性系统。根据 机电能量转换建立的多相电动机原始微分方程，分析起 来十分困难。为了简化系统的数学模型，便于系统的稳 态和暂态分析，需要引I入线性变换（如三相电机的PARK 变换等）这些变换应满足磁势不变"和功率不变"这两 个约束条件。 文献2[4J[51[17等采用不同的变换阵简化多 相电动机的模型。其中典型的变换方法为以D.C White2基于瞬时对称分量法的变换，适用于定子绕组空 间正弦分布的多相感应电动机、同步电动机、换相器电动 机。该变换将瞬时对称分量法应用于定子n相转子m 多相感应电动机调速系统研究与应用 33

=（R+pL）i²+p 2 v=（R²+pL）i

v3 =（R+ pL%）

2.3多相电动机的稳态、动态分析与控制

多相电动机均采用逆变器供电，不可避免地含有时 间谐波分量，产生定子谐波电流与损耗。由于交流传动 系统大多以三相电机为研究对象并取得了丰硕的成果 因而多相系统的研究大多是与三相系统进行对比，以期 找到两者异同之处将三相系统的成果应用于多相系统。 尽管理论上可以对任意相电动机系统进行分析然 而试验系统均采用5相或双三相系统，并多将三相系统 的六步法与5相系统的十步法或双三相的十二步法作对 比。E.E.Ward等4以5相电机为对象，从理论上和实验 都证实分别采用六步和十步法供电，其他条件相当时，五 相电机转矩脉动幅值是三相的三分之一，但定子三次和 高次谐波电流较大其中三次谐波达到基波的73%导致 电机定子侧损耗增加。R.H.NELSON等51以及外M.A. Abbas9采用十二步法给双三相电机供电，得到与 Ward4相似的结果。H.A.Toliyat等1318采用Fourier级数 对集中绕组的感应电机进行研究，表明采用方波分 布绕组，可更好地适应逆变器供电。K.Gopakomar 对双三相感应电机空间电压矢量进行分析：采用空间的

2.4缺相时的稳态、动态分析与控制

2.5多相电动机系统的应用

场合如核电站循环水电动机、电动/混合燃料车辆、航 空航天、舰船推进等。1981年，T.M.Jahns申请了欧洲发 明专利采用15相感应电机，蓄电池供电，以三相为子集 构成多相系统，每个三相子集都采用三相半桥逆变器六 步法供电应用于潜艇驱动系统定子绕组的谐波电流通 过配置高的漏电抗加以抑制美军1990年1月开始了潜 艇新型电力推进系统研制计划23」，1994年8月在那不勒 斯海军水下系统中心进行海试，其推进方式为大功率永 磁电动机推进主要参数为功率18MW电压至逆变器模 块为750VDC极对数12六相英国海军以多相感应电动 机为对象研制大功率综合全电力推进系统应用于未来 的护卫舰、航空母舰等大型舰只

重庆至长沙公路某段高速公路某合同段施工组织设计3多相感应电机系统研究存在的问题

的三相电动机在正弦激励下通过堵转和空载实验即可 得到电机的参数，也可通过逆变器单相通电（堵转实验 和空载运行实现电机的参数自测定。多相电动机的参数 较多需要相应的多相正弦激励源。有必要研究逆变器 供电下的多相电动机参数自测定方法。

多相电动机系统是实现*电压、大功率传动的有效 途径与多电平拓扑有异曲同工之效。随着研究的进 步深入，多相电动机及其调速系统的应用将日趋广泛

多相感应电动机调速系统研究与应用

但它毕竟不能从根本上改善系统的性能，要使系统性能 有一个根本的改善必须从整个系统方面着手。近年来 许多新的控制思想特别是智能控制思想开始应用到直 接转矩控制中提出了基于模糊控制4214]，神经网络控 制5613]变结构控制15]滑模控制16等新型直接转矩控 制方法。虽然现在大部分都还只有仿真结果，但相信随 着研究的深入必将对直接转矩控制产生深远的影响。 由上述可以看出，直接转矩控制未来的发展方向主 要在以下两个方面： （1）为了进一步提高控制性能消除脉动，交流调速 必然向高频化方向发展其中SVPWM和软关断技术7又 是其中的重点。 （2）与智能控制相结合这将使交流调速系统的性能 有一个根本的提高是直接转矩控制的未来。 现在，直接转矩控制已不仅仅应用于交流异步感应 电机，它也开始应用于永磁直流电机78。相信在不久的 未来，直接转矩控制必将在电机调速的各个方面发挥更 大的作用。