CN108880339A - 一种三直流电机反向串联控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三直流电机反向串联控制***及方法，四相逆变器的八个IGBT模块采用两两串联的方式组成四桥臂并联在直流电源的正负极，反向串联的三直流电机分别串联四桥臂，三直流电机依次经速度传感器、电流传感器和速度调节模块后分别经两级PI控制器与参考电压合成器连接，参考电压合成器经PWM脉冲生成单元与四相逆变器连接，四相逆变器分别经电流调节模块和一级PI控制器与参考电压合成器连接，通过参考电压合成器连接至PWM脉冲生成单元，由PWM脉冲生成单元产生的脉冲控制信号控制八个IGBT模块的通断驱动三直流电机运行。本发明能够让三个电机进行四象限运行，能够改变电机的运转方向、运转速度并且能够将电机回馈***的能量送回电网，减少能量的消耗。
Description
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种三直流电机反向串联控制***及方法。
背景技术
电机速度控制技术在自动化控制领域应用相当广泛，随着现代化步伐的加快，人们的生活水平在不断提高，以至于对自动化的需求与标准也在不断地提高，这使得直流电机控制的应用领域进一步加大。例如，军事和宇航方面的雷达无线，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳的跟踪等控制；工业方面的专用加工设备，数控机床，智能机器人；计算机***设备和办公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，复印机等设备的控制。电机控制技术的发展得力于微电子技术，电力电子技术，传感器技术，永磁材料技术，微机应用技术得最新发展成就。在当代，脉宽调制技术(PWM)和变频调制技术已经成为电机控制的主流技术。电机控制技术的发展方向正在朝着高效率，高精度，高性能，低成本的方向不断进展。此时，在现有的控制技术中，如果要对多个电机进行控制，单象限运行只能工作在电动状态，对能量得消耗程度较大，在运行过程共不能能量转化，而单独设计驱动电路和控制电路会是成本边变高，都是需要考虑的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种三直流电机反向串联控制***及方法，对三个直流电机进行反向串联控制从而节省直流电机***的成本。
本发明采用以下技术方案：
一种三直流电机反向串联控制***，包括反向串联的三直流电机、四相逆变器和直流电源，四相逆变器包括八个IGBT模块，八个IGBT模块采用两两串联的方式组成四桥臂并联在直流电源的正负极，反向串联的三直流电机分别串联四桥臂，三直流电机依次经速度传感器、电流传感器和速度调节模块后分别经两级PI控制器与参考电压合成器连接，参考电压合成器经PWM脉冲生成单元与四相逆变器输入端连接，四相逆变器输出端分别与电流调节模块和三直流电机连接，电流调节模块与一级PI控制器与参考电压合成器连接，通过参考电压合成器连接至PWM脉冲生成单元，由PWM脉冲生成单元产生的脉冲控制信号控制八个IGBT模块的通断驱动三直流电机运行。
具体的，IGBT模块包括双极型晶体管芯片和二极管芯片，四桥臂具体为：第一桥臂由双极型晶体管芯片T1、T4以及并联在其上的二极管芯片D1、D4组成，第二桥臂由双极型晶体管芯片T3、T6以及并联在其上的二极管芯片D3、D6组成，第三桥臂由双极型晶体管芯片T5、T2以及并联在其上的二极管芯片D5、D2组成，第四桥臂由双极型晶体管芯片T7、T8以及并联在其上的二极管芯片D7、D8组成。
进一步的，第一桥臂的T1与T4的中点为节点a点，第二桥臂T3与T6的中点为节点b点，第三桥臂T5与T2的中点为节点c点，第四桥臂T7与T8的中点为节点d点，三直流电机包括直流电机A、直流电机B和直流电机C，节点a与直流电机A的正极相连，节点b与直流电机B正极相连，节点c与直流电机C正极相连，节点d与直流电机A、直流电机B、直流电机C的负极相连。
一种三直流电机反向串联控制方法，***初始化后，将三直流电机***中的三个电机的转速、电流以及电压都经过PI控制器改善***稳态性能得到三个电机的稳态电压U1、U2、U3，将U1、U2、U3分别送入参考电压合成器中，由转速反馈和电流反馈获得四路输出电压Ua、Ub、Uc、Ud，并将四路输出电压送入PWM脉冲调节模块，进行PWM调制，改变PWM占空比来改变平均电压的大小；四相逆变器在外部直流电压的作用下驱动三直流电机工作，同时将支路上的电流反馈给三组稳态电流，实现对三直流电机反向串联的控制。
具体的，包括以下步骤：
S1、***初始化，选择直流电机的控制方式，对转速计数器、PWM信号发生器和PID参数进行初始化；
S2、转速反馈调节模块的转速传感器将检测到的三个直流电机的转速ω1、ω2、ω3送到转速调节器中，与给定转速经过比较后得到转速误差ew1、ew2、ew3，通过PI调节器形成参考电流
S3、电流反馈调节模块将电机转子的相电流I1、I2、I3与参考电流进行比较后得到电流误差ea、eb、ec，再一次经过PI调节器调节稳态生成稳态电压U1、U2、U3；
S4、将经过PI调节后的稳态电压U1、U2、U3三路电压送入参考电压合成器中，得到四路输出电压记为Ua、Ub、Uc、Ud；
S5、将步骤S4中的Ua、Ub、Uc、Ud四组输出电压输入到PWM脉冲调节模块，进行PWM调制，并将调制好的脉冲信号输入到四相逆变器中，四相逆变器在外部直流电压的作用下驱动三直流电机工作，同时将支路上的电流I1、I2、I3反馈给步骤S3的相电流I1、I2、I3。
进一步的，步骤S2中，参考电流如下：
其中，Kp1为转速调节器比例系数，τ1为转速调节器积分时间常数；
转速误差ew1、ew2、ew3如下；
eω1＝ω1*-ω1
eω2＝ω2*-ω2
eω3＝ω3*-ω3
进一步的，步骤S3中，电流误差ea、eb、ec如下：
ea＝I1*-I1
eb＝I2*-I2
ec＝I3*-I3
稳态电压U1、U2、U3如下：
其中，Kp2为电流调节器比例系数，τ2为电流调节器积分时间常数。
进一步的，步骤S4中，三路电压合成器的参考电压计算公式如下：
Ua＝U1-U2-U3
Ub＝U2-U1-U3
Uc＝U3-U1-U2
Ud＝-U1-U2-U3。
进一步的，步骤S5中，使用PWM调制技术，该方法是通过输出电压与三角波的自然交点，得到不同大小的占空比，形成不同宽度的脉冲信号，从而控制IGBT的导通和关断，进而控制IGBT的导通时间，对三直流电机运行进行控制。
更进一步的，当直流电机的转速超过给定转速时，电枢将与转子动能相应的机械功率变为电磁功率后，大部分回馈给直流电源或电网，小部分变为电枢回路的铜损，此时，电机变为一台与电枢电源或电网并联运行的发电机，进行回馈制动。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种三直流电机反向串联控制***，八个IGBT模块采用两两串联的方式组成四桥臂并联在直流电源的正负极，反向串联的三直流电机分别串联四桥臂，三直流电机依次经速度传感器、电流传感器和速度调节模块后分别经两级PI控制器与参考电压合成器连接，参考电压合成器经PWM脉冲生成单元与四相逆变器连接，四相逆变器分别经电流调节模块和一级PI控制器与参考电压合成器连接，通过参考电压合成器连接至PWM脉冲生成单元，由PWM脉冲生成单元产生的脉冲控制信号控制八个IGBT模块的通断驱动三直流电机运行，这样设计的双闭环调速***具有动态响应快、抗干扰能力强的优点，能够随时对三台直流电机的转速进行调节，并通过本发明的驱动电路使直流电机能够四象限运行，从而减少了能量消耗。本设计利用转速调节器的饱和特性，使***保持恒定最大允许电流，在尽可能短的时间内达到给定转速。该调速***能够很好地克服负载变化和电网电压波动等扰动情况。在电机启动阶段，电机转速低于给定值，转速调节器的输入端的偏差信号经过放大后输出的电压作为电流给定值送入电流调节器，此时则以最大电流给定值使电流调节器输出信号，直流电机电压和电流迅速上升直到等于最大给定值，在电机转速达到给定转速后，转速调节器输入端的偏差信号逐渐减小到降为零，转速调节器和电流调节器退出饱和状态。对于负载引起的转速波动，调速***能够随时将产生的偏差信号通过双闭环反馈***进行校正和补偿。
进一步的，本设计的驱动电路中三直流电机分别与四支路中点连接，保证了在四桥臂的三极管不会同时导通的前提下，控制电路能够通过改变三极管的断通状态控制直流电机进行四象限运行。
本发明还公开了一种三直流电机反向串联控制方法，将电机的运行状态分为正转、电动状态，正转、发电状态，反转、电动状态，反转、发电状态，并通过反向串联的方法将三个电机相连，即三个直流电机的正极分别与三个桥臂L1、L2、L3相连，三个直流电机的负极同时与桥臂L4的节点相连。当有控制信号发出时，***可以根据信号控制三个电机的停止、启动、运转速度、运转方向。通过转速调节器分别获取三个电机的转速，通过电流调节器分别检测三个直流电机的相电流，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM的参考电压，为了获得良好的动、静态性能，双闭环调速***的两个调节器都采用PI调节器，由转速反馈和电流反馈获得参考电压，通过电压合成将三个参考电压组合成四个电压信号，用PWM将信号变为有规律的脉冲信号，从而控制三个直流电机的运行，本发明的控制方法能够使多直流电机在互不干扰的情况下各自进行四象限运行，有效节省能源的消耗，将势能转化为电能回馈给电网相比于单独控制每台电机的控制电路，本发明采用的电路更加方便、简洁，使用的元件相对较少。
进一步的，转速调节器是调速***的主导调节器，其优点是能够使转速很快地跟随给定电压变化，***采用PI调节器，能够获得良好的动、静性能。
进一步的，电流调节器是调速***的辅助调节器，其优点是能够使供给电机的电流不会突然变大烧坏电机，***采用PI调节器，能够是***具有较快的反应时间并使***消除稳态误差。
进一步的，三路电压合成器的参考电压能够有效地控制三直流电机的运行状态，该电压合成方法与三直流电机反向串联连接方法相结合，当有电机发生转速变化时，调速***会迅速进行校正和补偿，并且不会影响其他电机的正常运转。
进一步的，采用PWM脉宽调制技术，通过输出电压和三角波进行比较，得到PWM占空比，形成PWM信号，从而控制电机的转速，使运行平稳、效率高，与一般直流调速相比，PWM具有是开关频率高、快速响应性好、谐波少、低速性能好、稳速精度高、调速范围宽等优点。
综上所述，本发明能够让三个电机进行四象限运行，能够改变电机的运转方向、运转速度并且能够将电机回馈***的能量送回电网，减少能量的消耗。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为三直流电机反向串联控制原理图；
图2为三直流电机串联控制***图；
图3为三直流电机反向串联控制流程图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明提供了一种三直流电机反向串联控制***，三个直流电机反向串联连接，将三个直流电机的电压进行稳态调节，在参考电压合成器中合成电压，并将输出的电压波形进行PWM脉冲调节，获得PWM占空比，比较直流电机工作电压与直流供电电源的大小，实现三直流电机的四象限控制。
包括8个型号相同的IGBT模块、直流电源和三个反向串联的直流电机A、直流电机B、直流电机C，8个IGBT模块采用两两串联的方式，组成四桥臂并联在直流电源的两端，三直流电机A、B、C通过对应的耦合电感元件依次经速度传感器、电流传感器和速度调节模块后分别经两级PI控制器与参考电压合成器连接，参考电压合成器经PWM脉冲生成单元与四相逆变器输入端连接，四相逆变器输出端分别与电流调节模块和三直流电机连接，电流调节模块经一级PI控制器与参考电压合成器连接，通过参考电压合成器连接至PWM脉冲生成单元，由PWM脉冲生成单元产生的脉冲控制信号控制八个IGBT的通断驱动三直流电机运行。
每个IGBT模块包括双极型晶体管芯片和二极管芯片，其中，第一桥臂由T1、T4以及并联在其上的二极管芯片D1、D4组成，第二桥臂由T3、T6以及并联在其上的二极管芯片D3、D6组成、第三桥臂由T5、T2以及并联在其上的二极管芯片D5、D2组成、第四桥臂由T7、T8以及并联在其上的二极管芯片D7、D8组成，第一桥臂的双极型晶体管芯片T1与双极型晶体管芯片T4的中点为节点a点，第二桥臂的双极型晶体管芯片T3与双极型晶体管芯片T6的中点为节点b点，第三桥臂的双极型晶体管芯片T5与双极型晶体管芯片T2的中点为节点c点，第四桥臂的双极型晶体管芯片T7与双极型晶体管芯片T8的中点为节点d点。
节点a与直流电机A的正极相连，节点b与直流电机B正极相连，节点c与直流电机C正极相连，节点d与直流电机A、直流电机B、直流电机C的负极相连。
请参阅图2，本发明一种三直流电机反向串联控制方法，通过转速调节器分别获取三个电机的转速，通过电流调节器分别检测三个直流电机的相电流，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM的参考电压，为了获得良好的动、静态性能，双闭环调速***的两个调节器都采用PI调节器，由转速反馈和电流反馈获得参考电压，通过电压合成将三个参考电压组合成四个电压信号，采用PWM将信号变为有规律的脉冲信号，从而控制三个直流电机的运行。本发明的控制方法能够节省能源消耗，可以将势能转化为电能返回给电网。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一种三直流电机反向串联控制方法，包括以下步骤：
S1、***初始化，选择直流电机的控制方式，对转速计数器、PWM信号发生器和PID参数进行初始化；
S2、转速反馈调节模块的转速传感器将检测到的三个直流电机的转速ω1、ω2、ω3送到转速调节器中，与给定转速经过比较后通过PI调节器形成参考电流
eω1＝ω1*-ω1
eω2＝ω2*-ω2
eω3＝ω3*-ω3
其中，Kp1为转速调节器比例系数，τ1为转速调节器积分时间常数；
S3、电流反馈调节模块将电机转子的相电流I1、I2、I3与参考电流进行比较后经过PI调节器形成参考电压U1、U2、U3；
ea＝I1*-I1
eb＝I2*-I2
ec＝I3*-I3
其中，Kp2为电流调节器比例系数，τ2为电流调节器积分时间常数。
S4、进行参考电压合成Ua、Ub、Uc、Ud，计算过程如下：
Ua＝U1-U2-U3
Ub＝U2-U1-U3
Uc＝U3-U1-U2
Ud＝-U1-U2-U3
将合成后的电压Ua、Ub、Uc、Ud进行PWM脉宽调制后形成宽度不同的脉冲信号；
S5、将脉冲信号送入四相逆变器中，驱动三个直流电机。
本发明中的PWM脉宽调制是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM驱动控制的调整***中，按固定的频率接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电机的转速。该方法是通过输出电压与三角波的自然交点，得到不同大小的占空比，形成不同宽度的等幅方波信号，将该方波信号作为控制信号来控制IGBT的导通和关断，进而控制IGBT的导通时间，对三直流电机运行进行控制。
当由负载引起的转速波动时，调速***能够随时将产生的偏差信号通过双闭环反馈***进行校正和补偿。同时，上述的三直流电机反向串联控制***能够有效地使电机进行四象限运行，当转速高于给定转速时，偏差信号经过转速调节器、电流调节器后形成的参考电压通过电压合成形成四个电压信号，此信号经过PWM调制后形成等幅不等宽的脉冲信号，采用上述三直流电机反向串联控制***与直流电机相连，改变了三极管的导通时间，从而使电机进入回馈制动状态，此时电机能够将电能回馈给电网，这样就大大减少了能量的消耗。
综上所述，本发明电路简单方便、利于达成、有效节能，电机启动迅速、运行稳定、能够达到给定转速，具有良好的使用价值。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三直流电机反向串联控制***，其特征在于，包括反向串联的三直流电机、四相逆变器和直流电源，四相逆变器包括八个IGBT模块，八个IGBT模块采用两两串联的方式组成四桥臂并联在直流电源的正负极，反向串联的三直流电机分别串联四桥臂，三直流电机依次经速度传感器、电流传感器和速度调节模块后分别经两级PI控制器与参考电压合成器连接，参考电压合成器经PWM脉冲生成单元与四相逆变器输入端连接，四相逆变器输出端分别与电流调节模块和三直流电机连接，电流调节模块经一级PI控制器与参考电压合成器连接，由PWM脉冲生成单元产生的脉冲控制信号控制八个IGBT模块的通断驱动三直流电机运行。
2.根据权利要求1所述的一种三直流电机反向串联控制***，其特征在于，IGBT模块包括双极型晶体管芯片和二极管芯片，四桥臂具体为：第一桥臂由双极型晶体管芯片T1、T4以及并联在其上的二极管芯片D1、D4组成，第二桥臂由双极型晶体管芯片T3、T6以及并联在其上的二极管芯片D3、D6组成，第三桥臂由双极型晶体管芯片T5、T2以及并联在其上的二极管芯片D5、D2组成，第四桥臂由双极型晶体管芯片T7、T8以及并联在其上的二极管芯片D7、D8组成。
3.根据权利要求2所述的一种三直流电机反向串联控制***，其特征在于，第一桥臂的T1与T4的中点为节点a点，第二桥臂T3与T6的中点为节点b点，第三桥臂T5与T2的中点为节点c点，第四桥臂T7与T8的中点为节点d点，三直流电机包括直流电机A、直流电机B和直流电机C，节点a与直流电机A的正极相连，节点b与直流电机B正极相连，节点c与直流电机C正极相连，节点d与直流电机A、直流电机B、直流电机C的负极相连。
4.一种利用权利要求1至3中任一项所述***的控制方法，其特征在于，***初始化后，将三直流电机***中的三个电机的转速、电流以及电压都经过PI控制器改善***稳态性能得到三个电机的稳态电压U1、U2、U3，将U1、U2、U3分别送入参考电压合成器中，由转速反馈和电流反馈获得四路输出电压Ua、Ub、Uc、Ud，并将四路输出电压送入PWM脉冲调节模块，进行PWM调制，通过改变PWM占空比改变平均电压的大小；四相逆变器在外部直流电压的作用下驱动三直流电机工作，同时将支路上的电流反馈给三组稳态电流，实现对三直流电机反向串联的控制。
5.根据权利要求4所述的一种三直流电机反向串联控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、***初始化，选择直流电机的控制方式，对转速计数器、PWM信号发生器和PID参数进行初始化；
S2、转速反馈调节模块的转速传感器将检测到的三个直流电机的转速ω1、ω2、ω3送到转速调节器中，与给定转速经过比较后得到转速误差ew1、ew2、ew3，通过PI调节器形成参考电流
S3、电流反馈调节模块将电机转子的相电流I1、I2、I3与参考电流进行比较后得到电流误差ea、eb、ec，再一次经过PI调节器调节稳态生成稳态电压U1、U2、U3；
S4、将经过PI调节后的稳态电压U1、U2、U3三路电压送入参考电压合成器中，得到四路输出电压记为Ua、Ub、Uc、Ud；
S5、将步骤S4中的Ua、Ub、Uc、Ud四组输出电压输入到PWM脉冲调节模块，进行PWM调制，并将调制好的脉冲信号输入到四相逆变器中，四相逆变器在外部直流电压的作用下驱动三直流电机工作，同时将支路上的电流I1、I2、I3反馈给步骤S3的相电流I1、I2、I3。
6.根据权利要求5所述的一种三直流电机反向串联控制方法，其特征在于，步骤S2中，参考电流I1*、I2*、I3*如下：
其中，Kp1为转速调节器比例系数，τ1为转速调节器积分时间常数；
转速误差ew1、ew2、ew3如下；
eω1＝ω1*-ω1
eω2＝ω2*-ω2
eω3＝ω3*-ω3。
7.根据权利要求5所述的一种三直流电机反向串联控制方法，其特征在于，步骤S3中，电流误差ea、eb、ec如下：
ea＝I1*-I1
eb＝I2*-I2
ec＝I3*-I3
稳态电压U1、U2、U3如下：
其中，Kp2为电流调节器比例系数，τ2为电流调节器积分时间常数。
8.根据权利要求5所述的一种三直流电机反向串联控制方法，其特征在于，步骤S4中，三路电压合成器的参考电压计算公式如下：
Ua＝U1-U2-U3
Ub＝U2-U1-U3
Uc＝U3-U1-U2
Ud＝-U1-U2-U3。
9.根据权利要求5所述的一种三直流电机反向串联控制方法，其特征在于，步骤S5中，使用PWM调制技术，该方法是通过输出电压与三角波的自然交点，得到不同大小的占空比，形成不同宽度的脉冲信号，从而控制IGBT的导通和关断，进而控制IGBT的导通时间，对三直流电机运行进行控制。
10.根据权利要求9所述的一种三直流电机反向串联控制方法，其特征在于，当直流电机的转速超过给定转速时，电枢将与转子动能相应的机械功率变为电磁功率后，大部分回馈给直流电源或电网，小部分变为电枢回路的铜损，此时，电机变为一台与电枢电源或电网并联运行的发电机，进行回馈制动。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109606382A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-12 | 河南理工大学 | 电动汽车动力传动***控制方法 |
| CN111464076A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-07-28 | 长安大学 | 一种三直流电机并联容错控制***及控制方法 |
| CN111464074A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-07-28 | 长安大学 | 一种三直流电机并联***及电流控制方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5323095A (en) * | 1991-04-30 | 1994-06-21 | General Electric Company | Propulsion and electric braking system for electric traction motor vehicle |
| CN101931352A (zh) * | 2010-07-14 | 2010-12-29 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 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***及控制方法 |
| CN102158152A (zh) * | 2011-04-06 | 2011-08-17 | 广东戈兰玛汽车***有限公司 | 带连臂桥多电动机控制电路 |
| CN103199774A (zh) * | 2012-01-06 | 2013-07-10 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 伺服直流电机驱动控制装置及方法 |
| CN104320034A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-01-28 | 福州大学 | 永磁无刷直流电机低速及零速转子位置观测方法 |
| CN107017804A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-08-04 | 海航生态科技集团有限公司 | 串联直流电机的控制***和方法 |
-
2018
- 2018-06-20 CN CN201810638908.3A patent/CN108880339B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5323095A (en) * | 1991-04-30 | 1994-06-21 | General Electric Company | Propulsion and electric braking system for electric traction motor vehicle |
| CN101931352A (zh) * | 2010-07-14 | 2010-12-29 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 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***及控制方法 |
| CN102158152A (zh) * | 2011-04-06 | 2011-08-17 | 广东戈兰玛汽车***有限公司 | 带连臂桥多电动机控制电路 |
| CN103199774A (zh) * | 2012-01-06 | 2013-07-10 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 伺服直流电机驱动控制装置及方法 |
| CN104320034A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-01-28 | 福州大学 | 永磁无刷直流电机低速及零速转子位置观测方法 |
| CN107017804A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-08-04 | 海航生态科技集团有限公司 | 串联直流电机的控制***和方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109606382A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-12 | 河南理工大学 | 电动汽车动力传动***控制方法 |
| CN109606382B (zh) * | 2018-12-24 | 2020-04-03 | 河南理工大学 | 电动汽车动力传动***控制方法 |
| CN111464076A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-07-28 | 长安大学 | 一种三直流电机并联容错控制***及控制方法 |
| CN111464074A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-07-28 | 长安大学 | 一种三直流电机并联***及电流控制方法 |
| CN111464074B (zh) * | 2020-05-06 | 2021-07-30 | 长安大学 | 一种三直流电机并联***及电流控制方法 |
| CN111464076B (zh) * | 2020-05-06 | 2022-03-15 | 长安大学 | 一种三直流电机并联容错控制***及控制方法 |
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