[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

摘要

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。

主权项

1.一种四相电励磁双凸极电机失磁故障容错发电方法，其特征在于，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；所述失磁故障容错发电方法包括如下步骤：步骤1），判断四相电励磁双凸极电机的励磁部分是否故障；步骤2），若四相电励磁双凸极电机的励磁部分无故障，使开关S处于断开状态，四相绕组A、B、C、D通过四相全桥变换器的反并二极管不控整流向负载发电：如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在0°~90°区间，四相绕组A、B、C、D通过二极管D1、D7、D4、D6向负载发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在90°~180°区间，四相绕组A、B、C、D通过二极管D1、D3、D6、D8向负载发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在180°~270°区间，四相绕组A、B、C、D通过二极管D3、D5、D2、D8向负载发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在270°~360°区间，四相绕组A、B、C、D通过二极管D5、D7、D2、D4向负载发电；步骤3），若四相电励磁双凸极电机的励磁部分故障，闭合开关S使能第五桥臂，在系统失磁故障下进行A、C两相正向发电、B、D两相反向发电的失磁故障容错发电运行：如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在0°~(90‑α)°区间内，控制开关管T1至T10均关闭，B相绕组通过二极管D3、D10反向发电，α为预设的励磁角度值；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在(90‑α)°~90°区间内，开通开关管T5对C相绕组进行正向励磁，并控制开关管T1至T4、T6至T10关闭，B相绕组通过二极管D3、D10反向发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在90°~(180‑α)°区间内，控制开关管T1至T10均关闭，C相绕组通过二极管D6、D9正向发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在(180‑α)°~180°区间内，开通开关管T8对D相绕组进行反向励磁，并控制开关管T1至T7、T9至T10关闭，C相绕组通过二极管D6、D9正向发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在180°~(270‑α)°区间内，控制开关管T1至T10均关闭，D相绕组通过二极管D7、D10反向发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在(270‑α)°~270°区间内，开通开关管T1对A相绕组进行正向励磁，并控制开关管T2至T10关闭，D相绕组通过二极管D7、D10反向发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在270°~(360‑α)°区间内，控制开关管T1至T10均关闭，A相绕组通过二极管D2、D9正向发电；如果四相电励磁双凸极电机的转子位置角在(360‑α)°~360°区间内，开通开关管T4对B相绕组进行反向励磁，并控制开关管T1至T3、T5至T10关闭，A相绕组通过二极管D2、D9正向发电。