[发明专利]动态切换实现励磁变换器容错控制的电励磁双凸极电机

说明书

本发明公开了一种动态切换实现励磁变换器容错控制的电励磁双凸极电机，涉及电励磁双凸极电机领域，该电励磁双凸极电机在励磁变换器开路故障时，从正常发电运行时导通的两个开关管切换至另外两个开关管导通进行容错发电运行，并在励磁电流从当前方向的目标电流绝对值减少至0并增大至相反方向的目标电流绝对值的过程中，控制所述主功率驱动电路中的IGBT开关的通断调整三相电枢绕组中各相的工作状态以控制输出电压稳定在目标电压值，保证在励磁电流切换过程中输出功率基本不变，提高了电励磁双凸极电机在航空航天、汽车等重要场合下发电的可靠性，适合多象限运行的电励磁双凸极电机。

技术领域

本发明涉及电励磁双凸极电机领域，尤其是一种动态切换实现励磁变换器容错控制的电励磁双凸极电机。

背景技术

电励磁双凸极电机是一种由位置传感器、主功率变换器、励磁功率电路、控制器和凸极定转子结构的电机本体组成的新式电机。电励磁双凸极电机的励磁功率电路的主要功能是通过励磁变换器把直流励磁电源转换成电机励磁绕组的直流输入电流，控制器控制相应功率管的占空比，调节励磁电流实现对电机输出电压的控制。

励磁功率电路的开路故障是制约电机驱动系统稳定运行的关键因素，因此目前有不少针对励磁功率电路的开路故障进行容错控制的技术，包括：史立伟等公开的“电励磁双凸极电机励磁故障容错发电系统及其控制方法”(中国，授权日：2017年5月17日，授权号：CN104579067B)在三相全桥基础上添加冗余桥臂构成三相四桥臂变换器，通过给三相四桥臂变换器给每相交替通以正向和负向的励磁电流，实现电机励磁故障的容错发电功能。周兴伟等公开的“一种四相电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法”(中国，授权日：2019年6月4日，授权号：CN107147339B)通过添加一个冗余桥臂结合四相电机自感时刻随转子位置变换的特点提出一种新的控制方法，实现失磁故障容错发电。温腾翔等公开的“电励磁双凸极电机励磁故障容错发电系统及其控制方法”(中国，授权日：2020年11月6日，授权号：CN201711235101.7)也提出了直接使用三相全桥变换器，通过控制功率变换器的IGBT开关为每相提供正负交替的电流以实现失磁故障发电的功能，该方法无需增加新的桥臂，主功率电路结构简单，成本较低。王开淼等公开的“电励磁双凸极电机失磁故障容错发电系统及其控制方法”(中国，公开日：2019年3月8日，公开号：CN109450340A)还提出了使用H桥变换器，该方法通过12个IGBT开关将三相绕组独立开来，每相单独进行励磁和发电。此外，赵峰等公开的“电励磁双凸极电机失磁故障容错发电系统及其控制方法”(中国，公开日：20200417，公开号：CN111030554A)提出了在原三相全桥拓扑的基础上引入两电容，构成分裂电容式拓扑，同时两电容也作为储能电容存在，在励磁故障发生前，通过三相全桥拓扑以传统不控整流发电方式进行发电，在励磁故障发生后，切换至故障发电模式通过分裂电容式拓扑进行容错发电。

由上述列举可知，目前针对励磁功率电路的容错控制主要是集中考虑励磁绕组的故障，主要的做法都是在励磁绕组故障下切断直流励磁电源进行容错控制，输出功率不高，而且在电励磁双凸极电机的励磁功率电路中，励磁变换器以及励磁绕组都是薄弱环节，但目前并没有针对励磁变换器故障的容错发电控制。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种动态切换实现励磁变换器容错控制的电励磁双凸极电机，本发明的技术方案如下：

一种动态切换实现励磁变换器容错控制的电励磁双凸极电机，应用于发电控制中，该电励磁双凸极电机包括主功率驱动电路、励磁侧电源、H桥励磁变换器、控制器和凸极定转子结构；控制器连接并控制主功率驱动电路和H桥励磁变换器中各个IGBT开关的通断；

主功率驱动电路连接并驱动凸极定转子结构中的三相电枢绕组，励磁侧电源连接H桥励磁变换器的直流侧，H桥励磁变换器的两个桥臂的中间点连接凸极定转子结构中的励磁绕组的出线端；