[发明专利]一种用于航空起动发电系统的全速度无位置传感器控制方法

摘要

本发明公布了一种基于永磁电机和起动发电机同轴运行的航空起动发电系统全速度无位置传感器控制方法，主电机作为起动发电机时与永磁电机同轴相连，起动时永磁电机不接入系统而处于空载发电运行，反电势不易受到干扰，在确定永磁机和起动发电机定转子极数后，通过仿真永磁电机定转子位置变化与各相线电势之间的关系以及起动发电机的0°机械角度位置确定同轴相连的起动发电机和永磁电机定转子的位置关系，通过注入脉冲判断起动发电机初始位置，通过电流响应法起动电机，待转速达到阈值时检测永磁电机参考相线电势过零点确定起动发电机的换相点。该方法克服了起动发电机电动运行时电磁特性检测易受干扰等弊端，是一种简便的全速度无位置控制策略。

主权项

一种基于永磁电机和起动发电机同轴运行的航空起动发电系统全速度无位置传感器控制方法，该方法只关注于起动发电机换相点间的时间间隔与永磁电机参考相线电势过零点间的时间间隔的关系，因此对于永磁电机和发电时需要永磁电机提供励磁电流的三级式电励磁同步电机和电励磁双凸极电机而言，本发明对内转子或外转子、集中绕组或分布式绕组及各种相数的结构均适用；其特征包括以下步骤：1)首先计算确定永磁电机和起动发电机的定转子极数，再通过仿真确定永磁电机定转子位置变化与各相线电势之间的关系，同时确定起动发电机的0°机械角度位置以及0°机械角度位置的参考相定转子位置，其中0°机械角度是指A相定子齿与转子齿完全重合的位置，根据已有的永磁电机定转子位置变化与各相线电势之间的关系确定同轴相连的永磁电机和起动发电机定转子位置的关系，并确定永磁电机的参考检测相；2)通过注入脉冲法确定静止时起动发电机转子位置区域，即高频开关不同组合的起动发电机驱动电路开关，在高频开关时采样直流母线上的电流，比较电流响应的幅值，确定初始位置转子所在的区域范围，然后确定初始导通开关管组合及初始开通时间，给定开通信号，电机开始旋转；3)通过基于换相点电流响应法进行起动无位置控制，即给当前导通相固定脉宽信号结束后，经过死区时间，分别给关闭的两个开关管和换相后需要开通的两个开关管高频脉冲信号，检测并比较母线电流响应的大小确定换相点，起动时还可以利用不间断地检测斩波电流值，实时计算当前导通相的串联电感值，判断换相点，同时根据换相点间隔不停检测计算电机转速；4)将步骤3)中检测到的电机转速与设定的转速阈值进行比较，当电机转速小于阈值转速时，继续执行步骤3)，当电机转速大于阈值转速时，开始检测步骤1)中确定的永磁电机的参考相线电势；5)不停的检测步骤1)中永磁电机的参考相线电势的过零点，当检测到参考相线电势第m个过零点时，起动发电机开始换相，同时清零过零点值，然后继续检测永磁电机参考相线电势的过零点，检测到第m个过零点时换相，并清零，依次循环，其中m是起动发电机换相点间的时间间隔与永磁电机参考相线电势两个过零点间的时间间隔比；根据以上步骤可以完成电励磁双凸极电机的全速度范围内转子位置的判断，实现电机全速度范围无反转带载稳定运行，算法简单，无需任何额外硬件。