统，本发明采用低压多永磁电机 协同控制单元并联结构，实现低压大功率、低速大转矩控制和系统冗余控制；在整流方面， 采用双并联PWM整流电路结构，当系统处于不平衡供电网络环境下，两组PWM整流器分别用 于控制正、负序电流，通过对正、负序电流的闭环控制，减小了无功损耗和谐波损耗；逆变单 元采用谐振极型三相软开关逆变电路，提高了直流母线电压的利用率，在高频时大大减小 器件的开关损耗；在永磁电机控制方面采用电流控制与速度估算单元，能够准确估算出转 子的速度和相角信息，成本低且可靠性高；被控对象为多单元永磁同步电机，解决大功率电 气传动系统中电机安装、运输和维护困难等问题。
【附图说明】
[0036]图1为本发明一种实施例的多单元永磁同步电机智能协同控制系统结构框图；
[0037] 图2为本发明一种实施例的双并联PWM整流电路原理图；
[0038] 图3为本发明一种实施例的第一永磁电机协同控制单元、第二永磁电机协同控制 单元和第三永磁电机协同控制单元内部结构框图；
[0039] 图4为本发明一种实施例的谐振极型软开关逆变电路图；
[0040] 图5为本发明一种实施例的控制单元内部结构示意图；
[0041] 图6为本发明一种实施例的多单元永磁同步电机结构示意图；
[0042] 图7为本发明一种实施例的27槽30极整体永磁电机与9槽10极单元永磁电机 槽电势星型图，其中，图（a)为27槽30极整体永磁电机槽电势星型图，图（b)为9槽10极 单元永磁电机槽电势星型图；
[0043] 图8为本发明一种实施例的27槽30极多单元永磁同步电机绕组展开图；
[0044] 图9为本发明一种实施例的采用多单元永磁同步电机智能协同控制方法流程图；
[0045] 图10为本发明一种实施例的多单元永磁同步电机无传感器控制系统框图；
[0046] 图11为本发明一种实施例的构建的无向图；
[0047]图12为本发明的一种实施例的各协同控制单元速度估算值曲线图。
【具体实施方式】
[0048]下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
[0049] 本发明实施例中多单元永磁同步电机智能协同控制系统，如图1所示，包括双并 联PWM整流电路1、第一永磁电机协同控制单元2、第二永磁电机协同控制单元3、第三永磁 电机协同控制单元4和多单元永磁同步电机5，其中，第一永磁电机协同控制单元2、第二永 磁电机协同控制单元3和第三永磁电机协同控制单元4通过并联连接的方式协调控制多单 元永磁同步电机5的三个定子单元；
[0050] 本发明实施例中，双并联PWM整流电路1用于将380V交流电转换为电压可调的直 流电，其电路图如图2所示，采用两组三相电压型PWM整流器结构，以交流电源中性点为参 考点，建立正、负序电流分量与电网电压及有功功率的对应关系，通过正、负序瞬时有功分 量和无功分量的解耦控制，并依据零序环流对电压低频分量的影响，补偿零序环流，形成正 负序电流、电压及功率的一体化控制方案，解决了不平衡供电网络环境下并联PWM整流结 构的控制难题；
[0051] 本发明实施例中，第一永磁电机协同控制单元、第二永磁电机协同控制单元和第 三永磁电机协同控制单元结构相同，如图3所示，均包括驱动与放大电路、控制单元和逆变 单元，所述的控制单元通过相互通信实现多单元永磁同步电机的协同控制；
[0052] 本发明实施例中，所述的控制单元以TMS320F28335型号的DSP为核心，外加通信 模块、A/D采样模块及脉冲生成模块，逆变单元采用谐振极型三相软开关逆变电路（见申请 号为200910010240. 9专利），如图4所示，三相电路中都分别具有各自的谐振电感，这一设 计能够提高直流母线电压的利用率，减小器件的开关损耗，降低生产成本；
[0053] 本发明实施例中，如图5所示，控制单元包括分布式协同控制器和电流控制与速 度估算单元，其中，电流控制与速度估算单元用于采集电机输入端的A相、B相、C相电流检 测信号，根据采集的A相、B相、C相电流检测信号，获得的转子速度估计值同时发送至每个 控制单元的分布式协同控制器中；并接收分布式协同控制器的输出值，根据上述输出值获 得两相静止坐标系下的直轴电压参考值和交轴电压参考值，再采用空间矢量脉宽调制获得 PWM信号，将获得的PWM信号通过驱动与放大电路发送至逆变单元中；分布式协同控制器用 于采用构建无向图的方法对三个控制单元的通信结构进行描述，根据所构建的无向图获得 各个控制单元整体的通信关联矩阵，并根据转子速度估计值、设置的转子给定速度值和控 制单元整体的通信关联矩阵，构建误差函数，设置实数矩阵和实数项，并根据构建的误差函 数，求得分布式协同控制器的输出值。
[0054] 本发明实施例中，采用节距为1的双层分数槽绕组结构的多单元永磁同步电机， 极大地提高了电机的槽满率，更加适用于工业生产中机械型自动绕线，并且由于转子的极 对数较多，在转子磁路采用了内置切向形式，这些都为多极少槽永磁同步电机的实现提供 了可能。多单元永磁同步电机的结构示意图如图6所示，采用27槽30极的三相永磁同步 电机；图中Celll表示定子单元1、Cell2表示定子单元2、Cell3表示定子单元3 ;
[0055] 本发明实施例中，通过下面所述内容将其分为多单元模块永磁电机；
[0056]I计算整体电机的拆分单元数及单元电机槽极数；
[0057] 整体电机定子槽数Z= 27,转子极对数p= 15,它们的最大公约数t= 3;整体电 机定子槽数与极对数的最大公约数即为可以分成的单元电机的个数；由此可知整体电机是 由3个完全相同的单元电机组成的，各单元均使用同一个转子，各单元电机内部仍然采用 星型连接的方式；
[0058] 各单元电机的槽数和极对数分别为2。=Z/t=9，P(j=p/t= 5;因此得出，27槽 30极的三相永磁同步电机可以拆分成3单元9槽10极三相永磁同步电机；
[0059]II确定整体电机及单元电机的槽电势星型图
[0060]计算槽距角a和每极每相槽数q分别为：
[0061]
[0062] 其中，m为电机定子绕组相数，b和c分别为q的分子和分母；
[0063] 再根据下面内容获得分数槽绕组的最佳排列方式：
[0064] ①首先根据每极每相槽数q，依次算出iq的值（i= 1，2，…），直至得出整数为 止，其分别为
[0065] ②求取最优循环数列；
[0066] 取0值作为第一个数，将上述求出的所有分数的整数部分加1依次排列在后，最后 一个整数即取整数，其依次为0,1，1，1，2, 2, 2, 3, 3, 3, 3;再将所得数列中的后一项减去前 一项，所得数列即为求取的最优循环数列，其为1，〇,〇，1，〇,〇，1，〇,〇,〇;
[0067] ③将最优循环数列重复多次，通常按照60°相带来划分，将绕组AcBaCb依次重复 分配给最优循环数列，直至循环到起始状态；
[0068] 100100100010010010001001001000
[0069]AcBaCbAcBaCbAcBaCbAcBaCbAcBaCb
[0070] ④将1下面的绕组取出，这一绕组序列即为分数槽绕组的第一层绕组，排列为： AaACcCBbB；
[0071] 其中，a、b和c代表将线圈反向嵌放；采用双层绕组时，将第一层绕组右移一个槽 后取反向即可得到第二层绕组的排列；
[0072] 最终得出27槽30极整体永磁电机及9槽10极单元永磁电机的槽电势星型