[发明专利]航空三级式起动发电系统起动阶段励磁控制方法

摘要

本发明涉及一种基于两相励磁机的航空三级式无刷起动发电系统起动阶段励磁机全程两相交流励磁控制方法。电机起动过程中励磁机全程采用两相交流励磁，通过励磁机励磁电流闭环控制确定调制电压矢量幅值，通过电机转速参考确定调制电压矢量相位角。本发明方法应用于三级式无刷同步起动发电系统起动阶段时，可以保证励磁机励磁磁场大小恒定、转子电枢绕组相对于励磁磁场的相对转速恒定，最终实现主发电机励磁电流在电机整个起动过程中都能保持恒定，以此减小主发电机变频起动控制的复杂性。

主权项

一种航空三级式起动发电系统起动阶段励磁控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在电机静止时，采用励磁电压为U0、励磁频率为f0的两相交流励磁方式对两相励磁机进行励磁，并测量此时励磁机励磁电流幅值为iref，作为电流闭环控制的参考值；所述U0为两相逆变器在系统直流母线电压下所能逆变出的最大两相交流电压值；所述为电机静止时两相励磁机励磁频率，其中pn为两相励磁机极对数；所述电机起动过程转速中间值nmax电机起动过程中的最高转速值，单位为转/分钟；步骤2：电机起动阶段，通过两相励磁机励磁电流闭环控制确定励磁机励磁电压矢量幅值，具体如下：步骤2.1：通过电流采样模块获取励磁机两相励磁电流的瞬时值，分别记为iα和iβ；使用公式计算当前励磁电流矢量的幅值，记为is；步骤2.2：计算励磁电流参考值iref与当前励磁电流值is的差，记为电流误差ei，即ei＝iref‑is；对电流误差ei进行PI调节，通过U＝Kp·ei+Ki∫eidt计算出两相励磁机当前调制电压矢量幅值U；其中，Kp、Ki分别为励磁电流闭环PI控制器的比例、积分系数，且Kp＞0，Ki＞0；步骤3：将电机当前转速nr与转速中间值ns进行比较，根据比较结果采用下述不同方法计算当前调制电压矢量相位角；nr为转速传感器获取当前电机转速，单位为转/分钟；当前转速nr小于转速中间值ns时，两相励磁电流产生的旋转磁场与电机旋转方向相反；使用公式计算两相励磁机当前励磁频率fe；通过公式θk＝θk‑1+Δθ获得当前电压矢量相位角θk；其中，θk‑1为上一个计算周期时刻的电压矢量相位角，Δθ＝2πfets为电压矢量相位角的增量，ts为计算周期；当前转速nr大于等于转速中间值ns时，两相励磁电流产生的旋转磁场与电机旋转方向相同；使用公式计算两相励磁机当前励磁频率fe；通过公式θk＝θk‑1‑Δθ获得当前电压矢量相位角θk；其中，θk‑1为上一个计算周期时刻的电压矢量相位角，Δθ＝2πfets为电压矢量相位角的增量，ts为计算周期；步骤4：结合步骤2所得当前调制电压矢量幅值和步骤3所得当前调制电压矢量相位角，通过电压调制方法获取逆变器所需功率管开关控制信号，并以此信号驱动两相逆变器来控制两相励磁机。