[发明专利]一种四相电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法

说明书

本发明公开了一种四相电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法，通过检测励磁电流大小判断系统励磁部分是否故障，若无故障，则四相电励磁双凸极电机经过全桥变换器向负载进行不控整流发电，通过调节励磁电流实现输出电压闭环控制；若发生故障，则使能第五桥臂，设定一励磁角经过四相五桥臂变换器向四相绕组分别通入正反向的励磁电流，利用磁阻电势实现失磁故障的容错发电，通过调节励磁角调节可实现系统发电输出电压的闭环控制。本发明在传统全桥变换器上仅增加一个冗余桥臂，实现了电励磁双凸极电机失磁故障容错发电，控制简单灵活有效，提高了电励磁双凸极电机的可靠性，在航空起动发电、风力发电等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种四相电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法。

背景技术

作为一种新型无刷直流电机，电励磁双凸极电机具有结构简单可靠、控制灵活、容错性能好、适用于恶劣工况的优点，在航空、风力发电等领域具有广阔的应用前景。多相电励磁双凸极电机能够降低转矩脉动、减小发电输出电压纹波、提高系统容错性能。作为发电机运行时，电励磁双凸极电机经不控整流向负载供电，通过调节励磁电流实现输出电压的调节，励磁部分是系统脆弱部件，其发生故障时的容错发电方法亟待研究。

目前，有关电励磁双凸极电机失磁故障的容错控制策略研究尚处于起步阶段。史立伟等公开的“电励磁双凸极电机励磁故障容错发电系统及其控制方法”（中国，公开日：2015年4月29号，公开号：104579067A）专利中公开了一种基于三相四桥臂的电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法，其将两个电角度周期作为一个控制周期，向三相绕组内通以正负反向的励磁电流实现失磁故障下的发电。但其不能直接根据转子位置角实现失磁故障的励磁功能，实际实施复杂。

在全桥变换器的基础上增加一相冗余桥臂即能实现电励磁双凸极电机的失磁故障发电功能，但在四相电励磁双凸极电机中，每相电枢绕组自感在任意扇区均随转子位置变化，上述公开专利中使得自感变化区间的绕组均向负载供电，这在四相五桥臂驱动的电励磁双凸极电机中会引起第五桥臂的短路，不能实现系统的失磁故障容错发电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种四相电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种四相电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法，所述四相电励磁双凸极电机星型连接，四相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组、D相绕组，采用四相五桥臂变换器驱动；

所述四相五桥臂变换器包含四相全桥变换器和第五桥臂；

所述四相全桥变换器包含开关管T1至T8、二极管D1至D8；所述第五桥臂包含开关管T9至T10、二极管D9至D10；

所述开关管T1至T10的集电极分别和二极管D1至D10的阴极相连、发射极分别和二极管D1至D10的阳极相连；

A相绕组分别和二极管D1的阳极、二极管D2的阴极相连；

B相绕组分别和二极管D3的阳极、二极管D4的阴极相连；

C相绕组分别和二极管D5的阳极、二极管D6的阴极相连；

D相绕组分别和二极管D7的阳极、二极管D8的阴极相连；

四相电励磁双凸极电机的中性点通过开关S分别和二极管D9的阳极、二极管D10的阴极相连；

二极管D1的阴极分别和二极管D3的阴极、二极管D5的阴极、二极管D7的阴极、二极管D9的阴极、外部直流母线的正极相连；

二极管D2的阳极分别和二极管D4的阳极、二极管D6的阳极、二极管D8的阳极、二极管D10的阳极、外部直流母线的负极相连；