两相励磁机的航空三级式无刷发电系统起动励磁控制方法

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控制方法，在电机静止时确定励磁机静态最优励磁方式，获取交直流励磁切换转速。起动阶段，当电机转速小于切换转速时，励磁机采用两相交流励磁，通过转速参考获取励磁频率，并以此计算调制电压矢量相位角；当电机转速等于切换转速时，进行交流励磁向直流励磁切换，通过判断上一个控制周期电压矢量相位角的位置获取当前电压矢量相位角；当电机转速大于切换转速时，励磁机采用直流励磁，调制电压矢量相位角保持不变。本发明减小主发电机变频起动控制的复杂性；可以保证励磁机两相交流励磁向直流励磁切换平稳，且在切换成直流励磁后励磁机两相直流励磁电流大小相等。

主权项

一种两相励磁机的航空三级式无刷发电系统起动励磁控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：电机静止时，对两相励磁机励磁绕组施加不同频率不同幅值的两相交流电压，测量各种情况下主发电机励磁电流的大小；所述频率取值为从20Hz到500Hz每隔20Hz取一个值；所述幅值取值为从10V到最大值每隔10V取一个值，其中最大值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幅值；选取主发电机励磁电流最大时的励磁机励磁方式作为静态最佳励磁方式，记此最佳励磁方式的励磁频率为f₀，电流幅值为i_ref作为电流闭环控制的参考值；通过公式计算出切换转速n_s，其中p_n为两相励磁机极对数；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：计算当前励磁电流矢量的幅值i_α和i_β励磁机两相励磁电流的瞬时值；励磁电流参考值i_ref与当前励磁电流值i_s的差作为电流误差e_i＝i_ref‑i_s；对电流误差e_i进行PI调节，得到两相励磁机当前调制电压矢量幅值U，U＝K_p·e_i+K_i∫e_idt，其中，K_p、K_i分别为励磁电流闭环PI控制器的比例、积分系数，且K_p＞0，K_i＞0；步骤3：将电机当前转速n_r与切换转速n_s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：当前转速n_r小于切换转速n_s时，两相励磁机采用两相交流励磁方式，且两相交流励磁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f_e；通过角度积分器获得当前调制电压矢量相位角θ，θ＝∫2πf_edt；当前转速n_r等于切换转速n_s时，进行交直流励磁切换；记上一个控制周期中调制电压矢量相位角为θ_k‑1，根据θ_k‑1所处的象限获取当前调制电压矢量相位角θ；具体如下：当θ_k‑1处于第一象限时，当前调制电压矢量相位角当θ_k‑1处于第二象限时，当前调制电压矢量相位角当θ_k‑1处于第三象限时，当前调制电压矢量相位角当θ_k‑1处于第四象限时，当前调制电压矢量相位角当前转速n_r大于切换转速n_s时，两相励磁机采用直流励磁方式，调制电压矢量相位角保持不变，即θ＝θ_k‑1；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。