[发明专利]基于电流/转速分时段闭环的三级式同步起动/发电机起动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于交流电机传动控制技术领域，涉及三级式同步起动/发电机起动控制方法，具体涉及一种基于电流/转速分时段闭环的三级式同步起动/发电机起动控制方法。

背景技术

起动/发电一体化系统能省去专门的起动机构，有效减小飞机重量，提高飞机电源系统的可靠性。三级式同步电机作为目前飞机交流电源系统中常用的发电机，由于结构成熟、可靠性高，受到起动/发电一体化技术研究人员的青睐。

三级式同步起动/发电系统如图1所示。国内有关三级式同步起动/发电机起动控制策略的研究起步较晚，大多研究还处于实验室阶段，其控制策略主要集中在传统的矢量控制和直接转矩控制。西北工业大学提出了一种直接控制电压矢量模值及电压矢量与主发电机转子d轴夹角(以下简称电压矢量角)的起动控制方法。该方法通过转速闭环直接调节电压矢量模值、转矩角闭环调节电压矢量角，并采用三级式同步起动/发电机及MAGTROL公司的加载台完成了起动实验，实现了飞机交流电源系统起动/发电一体化功能。该方法还存在以下不足之处：电机刚起动时会有一定的转矩冲击；未考虑到电机动态起动的情况。

所谓动态起动是指电机在带转速的状态下进行再次起动。航空发动机在起动过程中，外界干扰可能导致系统起动失败。起动失败后，发动机油管中会存留大量的高温航空燃油，出于对发动机安全性的考虑，需要及时将电机再次起动排出燃油并冷却航空发动机。由于惯性和摩擦阻力的综合作用，发动机及起动/发电机转速不会突降为零，所以需要进行动态起动。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于电流/转速分时段闭环的三级式同步起动/发电机起动控制方法。

技术方案

一种基于电流/转速分时段闭环的三级式同步起动/发电机起动控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在电机启动之前，首先设置静态起动时t₀＝t₀₁、t₁＝t₁₁；设置动态起动时t₀＝t₀₂、t₁＝t₁₂；所述t₀为电流环作用时间；t₁为给定电压矢量角作用时间；

步骤2：读取任意两个不同时刻的转子位置，以两个转子位置的差值除以对应的时间差得到电机当前转速Ω；

当前转速为零时判断电机为静态起动，则t₀＝t₀₁、t₁＝t₁₁；

否则为动态起动，则t₀＝t₀₂、t₁＝t₁₂；

步骤3：采集主发电机定子A相、C相电流i_A、i_C，计算出B相电流i_B＝-(i_A+i_C)，依次通过Clark变换和Park变换得到主发电机定子电流在同步旋转坐标系下的d轴分量i_d和q轴分量i_q；

步骤4：对i_d、i_q进行反正切运算得到当前电机转矩角θ_is＝tan^-1(i_q/i_d)；对i_d、i_q进行矢量合成得到主发电机定子电流矢量i_s＝i_d+ji_q，对i_s进行取模运算得到电流矢量幅值

步骤5：构造函数

其中：u_s1*为速度闭环调节输出电压矢量幅值；u_s2*为电流闭环调节输出电压矢量幅值；θ_us1*为转矩角闭环调节输出电压矢量角；con为给定电压矢量角；t为系统运行时间；