[发明专利]一种混合励磁发电机的控制方法

权利要求书

1.一种混合励磁发电机的控制方法，混合励磁发电机系统包括混合励磁发电机、单相全桥变换器、二极管不控整流电路、滤波电容、负载、励磁绕组电压源、第一电流传感器和第二电流传感器；所述混合励磁发电机包括电枢绕组和励磁绕组；所述二极管不控整流电路包括3个桥臂，每个桥臂包括2个串联的二极管；所述3个桥臂中点依次与混合励磁发电机电枢绕组的3个正端相连，所述电枢绕组的3个负端短接；所述二极管不控整流电路的母线两端通过第二电流传感器连接负载，所述负载两端并联有滤波电容；所述单相全桥变换器包括2个桥臂，每个桥臂包括2个串联的开关管；所述励磁绕组的两端分别连接单相全桥变换器的2个桥臂中点；其中1个桥臂与励磁绕组中间连接有第一电流传感器；所述单相全桥变换器两端连接有电压源U₁；其特征在于，所述混合励磁发电机的控制方法包括负载突增和负载突减两种情况，具体如下：

(1)负载突增时；

步骤S1.1、在不同混合励磁发电机的运行转速下，记录不同负载电流I_o下对应的励磁电流I_f和二极管不控整流电路的输出电流的平均值I_Lav，通过最小二乘法拟合出I_Lav关于I_f的函数关系式如下：

其中，a、b、c、d为多项式系数；上式的反函数记为I_f＝g(I_Lav)；

步骤S1.2、将负载突增时刻记为t_o，通过第一电流传感器测量得到励磁电流I_f，通过第二电流传感器测量得到负载电流I_o，计算面积积分值如下：

t₁时刻输出电压U_o的变化率为零，并记录混合励磁发电机在t_o时刻发生负载突增后的负载电流和混合励磁发电机在t_o时刻的励磁电流

步骤S1.3、在t₀～t₁的时间段内，所述单相全桥变换器第一桥臂的开关管Q1导通，Q2关断，第二桥臂的开关管Q3关断，Q4导通，励磁电流以的变化率增加，其中U₁为励磁绕组电压源数值，L_f为励磁绕组的电感；

步骤S1.4、设定时刻t₂，在t₁～t₂的时间段内，开关管Q1导通，Q2关断，Q3关断，Q4导通，励磁电流以的变化率增加；设定时刻t₃，在t₂～t₃的时间段内，开关管Q2导通，Q1关断，Q4关断，Q3导通，励磁电流以的变化率减小；其中时刻t₂、t₃计算方法如下：

步骤S1.4.1、当励磁电流I_f增加时，表达式如下：

当励磁电流I_f减小时，表达式如下：

根据步骤S1.1所述反函数，将代入上式可得：

步骤S1.4.2、采用面积法计算：

联立方程S_A＝S_B+S_C-S_D，其中S_A由步骤S1.2可得；满足方程成立的t₂即为所求；

将求得的t₂代入下式可得t₃，在t₃时刻动态过程结束：

(2)负载突减时；

步骤S2.1、在不同混合励磁发电机的运行转速下，记录不同负载电流I_o下对应的励磁电流I_f和二极管不控整流电路的输出电流的平均值I_Lav，通过最小二乘法拟合出I_Lav关于I_f的函数关系式如下：

其中，a、b、c、d为多项式系数；上式的反函数记为I_f＝g(I_Lav)；

步骤S2.2、将负载突减时刻记为t_o，通过第一电流传感器测量得到励磁电流I_f，通过第二电流传感器测量得到负载电流I_o，计算积分值如下：

t₁时刻输出电压U_o的变化率为零，并记录混合励磁发电机在t_o时刻发生负载突减后的负载电流和混合励磁发电机在t_o时刻的励磁电流

步骤S2.3、在t₀～t₁的时间段内，所述单相全桥变换器第一桥臂的开关管Q1关断，Q2导通，第二桥臂的开关管Q3导通，Q4关断，励磁电流以的变化率减小，其中U₁为励磁绕组电压源数值，L_f为励磁绕组的电感；

步骤S2.4、设定时刻t₂，在t₁～t₂的时间段内，开关管Q1关断，Q2导通，Q3导通，Q4关断，励磁电流以的变化率减小；设定时刻t₃，在t₂～t₃的时间段内，开关管Q1导通，Q2关断，Q3关断，Q4导通，励磁电流以的变化率增加；其中时刻t₂、t₃计算方法如下：

步骤S2.4.1、当励磁电流I_f减小时，表达式如下：

当励磁电流I_f增加时，表达式如下：

根据步骤S2.1所述反函数，将代入上式可得：

步骤S2.4.2、采用面积法计算：

联立方程S_A＝-S_B-S_C+S_D，其中S_A由步骤S2.2可得；满足方程成立的t₂即为所求；将求得的t₂代入下式可得t₃，在t₃时刻动态过程结束：