[发明专利]通过提高母线电压保证容错发电功率的电励磁双凸极电机

说明书

本发明公开了一种通过提高母线电压保证容错发电功率的电励磁双凸极电机，涉及电励磁双凸极电机领域，该电励磁双凸极电机在励磁故障发生前，以传统不控整流发电方式进行发电，在励磁故障发生后，切换至故障发电模式，通过提高母线电压的方式使得电枢电流快速达到失磁故障容错发电运行所需电流参考值，使得在绕组励磁时可以具有较高的母线电压，从而实现快速励磁，大大的提高输出功率，提升了电机在失磁故障运行时的容错发电功率，提高了电励磁双凸极电机在各种环境下运行的可靠性，适合应用于航空航天、汽车等行业。

技术领域

本发明涉及电励磁双凸极电机领域，尤其是一种通过提高母线电压保证容错发电功率的电励磁双凸极电机。

背景技术

电励磁双凸极电机是在开关磁阻电机基础上发展出来的一种新型无刷直流电机，其定子绕有电枢绕组和励磁绕组，转子上无绕组，结构简单可靠、控制灵活。其与开关磁阻电机主要区别在于定子上嵌有励磁绕组，由于励磁磁场的存在，作发电运行时，电励磁双凸极电机仅需外接不控整流桥进行发电，因而具有容错性能好、适用于恶劣工况的优点，同时当负载或转速变化时，通过调节励磁电流大小可维持输出电压恒定，控制十分灵活，在航空、风力发电等领域具有广阔的应用前景。

励磁绕组的存在一方面增强了系统控制的灵活性，但另一方面也带来了安全可靠性问题。励磁绕组的老化、受潮、受热、受侵蚀等均可能对系统安全运行造成影响。此外，控制励磁所用的励磁功率电路也可能因为过流、反向电压冲击等原因造成故障，严重时将会导致整个系统失去励磁。如果电励磁双凸极发电机在运行过程中发生失磁故障，将会导致整个系统停止运行。

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较少。现有技术包括：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，授权日：2017年5月17日，授权号：CN104579067B)在三相全桥基础上添加冗余桥臂构成三相四桥臂变换器，通过给三相四桥臂变换器给每相交替通以正向和负向的励磁电流，实现电机励磁故障的容错发电功能。周兴伟等公开的“一种四相电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法”(中国，公开日：2017年5月22日，公开号：CN107147339A)通过添加一个冗余桥臂结合四相电机自感时刻随转子位置变换的特点提出一种新的控制方法，实现失磁故障容错发电。同时，温腾翔等公开的“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：2018年6月5日，公开号：CN108123646A)也提出了直接使用三相全桥变换器，通过控制功率变换器的开关管为每相提供正负交替的电流以实现失磁故障发电的功能，该方法无需增加新的桥臂，主功率电路结构简单，成本较低，发电角度较小，发电效率低。赵峰等公开的“电励磁双凸极电机失磁故障容错发电系统及其控制方法”(中国，公开日：2019年917日，公开号：CN110247597A)采用半桥进行控制，发电效率低。此外，王开淼等公开的“电励磁双凸极电机失磁故障容错发电系统及其控制方法”(中国，公开日：2019年3月8日，公开号：CN109450340A)提出了使用H桥变换器，该方法通过12个开关管将三相绕组独立开来，每相单独进行励磁和发电，效率相对较高。

上述提到的各种失磁容错发电控制拓扑虽然可以实现失磁故障的容错控制，但是在容错后都存在发电功率无法达到容错前的发电功率的问题。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种通过提高母线电压保证容错发电功率的电励磁双凸极电机，进一步提高容错后都存在发电功率。本发明的技术方案如下：

一种通过提高母线电压保证容错发电功率的电励磁双凸极电机，该电励磁双凸极电机包括控制器、凸极定转子结构、励磁电路、主功率电源、三组H桥变换器、负载R、负载储能电容C1、功率主开关S13以及升压电容C2；

励磁电路连接凸极定转子结构中的励磁绕组，每组H桥变换器的两个桥臂的中间点分别连接凸极定转子结构中的一相电枢绕组的两端；