航空三级无刷交流同步电机起动过程中的励磁控制方法及装置

摘要

本发明涉及一种航空三级无刷交流同步电机起动过程励磁控制方法及装置，在电机静止时，控制器以能够输出的最大交流励磁量给励磁机励磁，当电机达到一定转速时，交流励磁量开始线性减小，同时直流励磁量采用PI调节器调节介入，其调节上限由交流励磁分量的大小及控制器母线电压综合决定，当交流分量减小至0时，励磁机进入直流励磁方式。本发明该方法应用于三级无刷交流同步电机的起动功能时，避免了励磁机在直接切换励磁方式时造成的主发电机转子磁链波动，可有效提高机组在起动过程中进行励磁切换时的运行平稳性。

主权项

一种航空三级无刷交流同步电机起动过程励磁控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据测得的电机当前转速值ω_r以及设定的交流励磁量随转速变化的曲线，得到当前输出交流励磁分量的调制度M_A，同然后得出直流励磁分量调制度的调制上限M_DMAX＝1‑M_A；步骤2：将励磁机的额定电流i^*以及当前励磁机的励磁电流值i之差e_i＝i^*‑i进行PI调节，得出直流励磁控制量的调制度其中，K_ps为励磁电流PI控制器的比例系数，K_ps＞0；K_is为励磁电流PI控制器的积分系数，K_is＞0；经限幅处理后输出当前转速下励磁机的直流励磁量的调制度M_D；步骤3：根据励磁机交流励磁分量的角度积分器得出当前交流励磁分量的电压相角θ＝∫ωdt，其中，交流励磁量角速度ω＝2πf，f为交流励磁分量的频率；步骤4：计算有效矢量和零矢量的作用时间，具体步骤如下：步骤a：计算逆变器输出参考电压为V_ref＝M_DV_DC+M_AV_DCcosθ，其中，V_DC为励磁机控制器母线电压；步骤b：根据伏秒平衡原则，设逆变器开关周期为T_s，有效矢量的作用时间为T₁，有：V_refT_s＝V_DCT₁；则一个开关周期内，有效矢量和零矢量的作用时间分别为：$\left\{\begin{array}{c}{T}_1=M_D{T}_s+M_A{T}_s\cos \mathrm{\omega t}\\ T_0=T_s-T_1\end{array}\right.;$步骤5：计算H桥逆变器的控制量，并以此控制量控制H桥逆变器驱动励磁机：当采用一个零矢量且V_ref＞0，H桥逆变器的控制量$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{CMP}\_a=T_0/2\\ \mathrm{CMP}\_b=T_s/2\end{array}\right.;$当采用一个零矢量且V_ref＜0，H桥逆变器的控制量$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{CMP}\_a=T_s/2\\ \mathrm{CMP}\_b=T_0/2\end{array}\right.;$当采用两个零矢量且V_ref＞0，H桥逆变器的控制量$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{CMP}\_a=T_0/4\\ \mathrm{CMP}\_b=T_0/4+T_1/2\end{array}\right.;$当采用两个零矢量且V_ref＜0，H桥逆变器的控制量$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{CMP}\_a=T_0/4+T_1/2\\ \mathrm{CMP}\_b=T_0/4\end{array}\right..$