[发明专利]一种两相励磁结构三级式起/发电机直流励磁控制方法

说明书

本发明属于两相励磁结构三级式起/发电机控制技术领域，涉及一种基于恒转速电压积的直流励磁控制方法。将直流励磁输入电压U_dc与起/发电机转速n的乘积定为常数，根据起/发电机转速n的采集值，计算直流励磁输入电压U_dc，根据计算得出的直流励磁输入电压U_dc得到励磁机转子三相输出目标电压Ua、Ub、Uc。本发明提出的一种两相励磁结构三级式起/发电机恒转速电压积直流励磁控制方法，通过调节电机转速与主励磁机定子外加直流励磁电压幅值的乘积，使其保持不变从而能够保证主励磁机三相交流电输出幅值稳定，进而为主发电机发电过程提供足够的平稳的励磁电流，保证三级式起/发电机发电输出电压的平稳控制。

技术领域

本发明属于两相励磁结构三级式起/发电机控制技术领域，涉及一种基于恒转速电压积的直流励磁控制方法。

背景技术

目前，航空交流电源系统多采用三级式无刷电机作为交流发电机，该类电机主要由主发电机、主励磁机、副励磁机(永磁机)和旋转整流器构成，三级式无刷电机还被广泛应用于电动汽车及风力发电系统领域。为了减轻设备重量，提高功率密度，该类电机往往被设计成既能运行在发电状态又能运行于电动状态，其技术难度主要在于两种状态的励磁问题。随着机载用电设备及功率等级的提高，三级式起/发电机容量越来越大，其励磁容量和功率也相应随之增加。

为了解决三级式起/发电机的励磁问题，传统的解决方案有两种：单相交流励磁与三相交流励磁。其中单相交流励磁因为受到励磁机本体容量及供电电压幅值限制，励磁效率不高，定转子能量传输较差。三相交流励磁则需要大幅度改变电机本体结构设计，绕组利用率较差，且交直流励磁切换方式复杂。

在上述相关研究的基础上，中国专利CN103457427A，CN103532454A公开了采用励磁绕组为两相对称绕组的两相励磁方式，当电机处于起动状态下时，励磁机采用相差90°的两相交流电进行励磁；电机处于发电状态下时，将两相励磁绕组反向串联后通入直流电进行励磁。

针对发电状态，上述专利仅描述了直流励磁电流的通入方式，却未提出一种具体的控制方法，也没有说明励磁电流的控制规律，使得采用两相励磁结构的三级式起/发电机直流励磁控制的具体实现变得困难。

发明内容

本发明的目的：提出一种能够实现三级式起/发电机发电时励磁电流的稳定控制的方法。

本发明的技术方案：一种两相励磁结构三级式起/发电机直流励磁控制方法，其特征为：将直流励磁输入电压U_dc与起/发电机转速n的乘积定为常数，根据起/发电机转速n的采集值，计算直流励磁输入电压U_dc，根据计算得出的直流励磁输入电压U_dc得到励磁机转子三相输出目标电压Ua、Ub、Uc。

优选地，根据以下公式计算励磁机转子三相输出目标电压Ua、Ub、Uc，

其中，θ_r＝ω_rt，R_s为励磁机定子绕组内阻，ω_r为励磁机转子电角速度，θ_r为励磁机转子电角度，L_m为励磁机定转子互感，L_s为励磁机定子绕组自感。

本发明的优点：本发明提出的一种两相励磁结构三级式起/发电机恒转速电压积直流励磁控制方法，通过调节电机转速与主励磁机定子外加直流励磁电压幅值的乘积，使其保持不变从而能够保证主励磁机三相交流电输出幅值稳定，进而为主发电机发电过程提供足够的平稳的励磁电流，保证三级式起/发电机发电输出电压的平稳控制。

与现有技术相比，该方法的有益效果在于：

(1)采用两相励磁结构的三级式起/发电机既能保证起动过程中的励磁容量同时又能保证发电过程中的励磁容量；