作者簡介

本文是第二屆電力電子科普征文大賽的獲獎(jiǎng)作品，來自華中科技大學(xué)劉自程、王光宇、朱榮培、蔣棟、羅翔宇、包木建、朱梓豪等投稿。

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多相電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景

經(jīng)過前面的介紹，相信大家已經(jīng)對(duì)多相電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。然而你可能會(huì)疑惑為什么多相電機(jī)有這么多優(yōu)點(diǎn)但實(shí)際生活中卻很少見到呢？這是因?yàn)槎嘞嚯姍C(jī)往往應(yīng)用于功率需求較大或高可靠性的場(chǎng)合，且與之配套的變頻器往往需要獨(dú)立設(shè)計(jì)。隨著電力電子技術(shù)的逐漸成熟，變頻器逐漸突破傳統(tǒng)三相的相數(shù)限制，多相電機(jī)也逐漸推廣至各行各業(yè)中，尤其是在艦船推進(jìn)、風(fēng)力發(fā)電和新能源汽車等行業(yè)中展現(xiàn)出強(qiáng)大的潛力。接下來，筆者用幾個(gè)典型的應(yīng)用案例來讓大家了解現(xiàn)實(shí)生活中的多相電機(jī)。

3.1

艦船推進(jìn)

電機(jī)是船舶電力推進(jìn)的動(dòng)力之源，多相電機(jī)系統(tǒng)憑借低單相功率和高控制自由度在艦船推進(jìn)中得到了應(yīng)用。一個(gè)典型的案例是法國Alstom研發(fā)的AIM感應(yīng)電機(jī)(具有十五相繞組，額定功率達(dá)20MW，額定轉(zhuǎn)速180rpm，重量89噸)，應(yīng)用于英國伊麗莎白女王號(hào)航母，實(shí)現(xiàn)了大型艦船的高效推進(jìn)。

3.2

電動(dòng)汽車

電機(jī)、電控作為新能源汽車“三電”技術(shù)的兩個(gè)重要組成部分，相信大家都有所耳聞。其中，蔚來汽車的ES8旗艦車型充分利用了多相電機(jī)低噪聲和容錯(cuò)能力的優(yōu)勢(shì)，采用前后雙電機(jī)四輪驅(qū)動(dòng)配置。前輪驅(qū)動(dòng)使用160kW高效永磁電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，后輪驅(qū)動(dòng)則配備240kW高性能雙三相感應(yīng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這樣的設(shè)計(jì)不僅提供強(qiáng)大的動(dòng)力和加速能力，還提升了駕駛的穩(wěn)定性和舒適性，展示了蔚來在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位。

3.3

多電飛機(jī)

在航空工業(yè)中，為確?？煽啃?，容錯(cuò)設(shè)計(jì)和冗余技術(shù)被廣泛采用至多電飛機(jī)領(lǐng)域，其中多相電機(jī)因其緊湊性和高容錯(cuò)能力備受青睞。意大利都靈理工大學(xué)R. Bojoi 等人設(shè)計(jì)用于飛機(jī)引擎的六相外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，該電機(jī)集成在飛機(jī)主燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，定子繞組由六相單層非重疊分?jǐn)?shù)槽集中繞組組成，可滿足航空航天應(yīng)用所需的容錯(cuò)要求。

3.4

電梯

隨著近些年超高層建筑的增加，對(duì)高速電梯的需求也在上升。傳統(tǒng)的三相電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無法滿足這種超高速電梯的要求。為了解決這一問題，韓國Eunsoo Jung及其研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于多個(gè)三相電壓源逆變器的九相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該電機(jī)的最大輸出功率為1.1MW，最大轉(zhuǎn)矩為40kNm，額定速度為1080m/min，具備更高的容錯(cuò)性和負(fù)載均衡能力，確保電梯在超高速運(yùn)行下的穩(wěn)定性，這使得多相電機(jī)成為現(xiàn)代高層建筑電梯系統(tǒng)的理想選擇。

3.5

風(fēng)力發(fā)電

在世界能源危機(jī)和環(huán)境惡化的背景下，清潔能源特別是風(fēng)力發(fā)電逐漸受到重視。多相電機(jī)因其高可靠性、容錯(cuò)性能和靈活的控制設(shè)計(jì)，成為風(fēng)電系統(tǒng)中的熱門選擇。其中比較典型的例子是建立在西班牙的歌美颯G10x ，容量為4.5MW的18相永磁同步發(fā)電機(jī)。

從上述應(yīng)用典型案例來看，多相電機(jī)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，上到天上轉(zhuǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，下到地上跑的電動(dòng)汽車，還有船上的推進(jìn)系統(tǒng)，可見多相電機(jī)已與能源、汽車、國防等領(lǐng)域深度融合。筆者相信，憑借多相電機(jī)低噪聲高可靠性的優(yōu)勢(shì)，未來必將在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防工業(yè)建設(shè)等領(lǐng)域中扮演更重要的角色。

系列文章

多相電機(jī)的奇妙世界(1)：從三相到多相的跨越

多相電機(jī)的奇妙世界(2)：三相電機(jī)vs多相電機(jī)