作者簡介

本文是第二屆電力電子科普征文大賽的獲獎作品，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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多相電機的應(yīng)用場景

經(jīng)過前面的介紹，相信大家已經(jīng)對多相電機的優(yōu)點有了進一步的認(rèn)識。然而你可能會疑惑為什么多相電機有這么多優(yōu)點但實際生活中卻很少見到呢？這是因為多相電機往往應(yīng)用于功率需求較大或高可靠性的場合，且與之配套的變頻器往往需要獨立設(shè)計。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，多相電機也逐漸推廣至各行各業(yè)中，尤其是在艦船推進、風(fēng)力發(fā)電和新能源汽車等行業(yè)中展現(xiàn)出強大的潛力。接下來，筆者用幾個典型的應(yīng)用案例來讓大家了解現(xiàn)實生活中的多相電機。

3.1

艦船推進

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

3.2

電動汽車

電機、電控作為新能源汽車“三電”技術(shù)的兩個重要組成部分，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低噪聲和容錯能力的優(yōu)勢，采用前后雙電機四輪驅(qū)動配置。前輪驅(qū)動使用160kW高效永磁電驅(qū)動系統(tǒng)，后輪驅(qū)動則配備240kW高性能雙三相感應(yīng)電驅(qū)動系統(tǒng)。這樣的設(shè)計不僅提供強大的動力和加速能力，還提升了駕駛的穩(wěn)定性和舒適性，展示了蔚來在電動汽車領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和市場領(lǐng)導(dǎo)地位。

3.3

多電飛機

在航空工業(yè)中，為確?？煽啃?，容錯設(shè)計和冗余技術(shù)被廣泛采用至多電飛機領(lǐng)域，其中多相電機因其緊湊性和高容錯能力備受青睞。意大利都靈理工大學(xué)R. Bojoi 等人設(shè)計用于飛機引擎的六相外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機，該電機集成在飛機主燃?xì)鉁u輪發(fā)動機內(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)用所需的容錯要求。

3.4

電梯

隨著近些年超高層建筑的增加，對高速電梯的需求也在上升。傳統(tǒng)的三相電驅(qū)動系統(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及其研究團隊開發(fā)了一種基于多個三相電壓源逆變器的九相永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)。該電機的最大輸出功率為1.1MW，最大轉(zhuǎn)矩為40kNm，額定速度為1080m/min，具備更高的容錯性和負(fù)載均衡能力，確保電梯在超高速運行下的穩(wěn)定性，這使得多相電機成為現(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。多相電機因其高可靠性、容錯性能和靈活的控制設(shè)計，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。

從上述應(yīng)用典型案例來看，多相電機已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，上到天上轉(zhuǎn)的風(fēng)力發(fā)電機，下到地上跑的電動汽車，還有船上的推進系統(tǒng)，可見多相電機已與能源、汽車、國防等領(lǐng)域深度融合。筆者相信，憑借多相電機低噪聲高可靠性的優(yōu)勢，未來必將在國民經(jīng)濟發(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

多相電機的奇妙世界(1)：從三相到多相的跨越

多相電機的奇妙世界(2)：三相電機vs多相電機