[发明专利]电励磁双凸极电机可控整流发电系统的导通角度估计方法

摘要

本发明公开了一种电励磁双凸极电机可控整流发电系统的导通角度估计方法，包括位置检测器、电压电流检测器、主功率变换器、电压调节器、导通角度估计器和控制角度确定器，在电机运行时实时检测输出电压、负载电流、转速，通过基于输出侧电容安秒平衡的原则结合实际修正搭建的导通角度估计模型对当前运行状况所需控制角度进行初步估计，在此基础上，通过传统电压闭环调节器在导通角度估计值的基础上进行微调后得到实际导通角度对电机进行控制。本发明使得电机在运行状态发生改变时可实时快速地进行响应，同时，传统电压微调环可对估计环存在的误差进行自动修正，从而具有良好的动态和稳态性能，适用于航空、风力发电等运行状况变化较多的领域。

主权项

1.一种电励磁双凸极电机可控整流发电系统的导通角度估计方法，包括位置检测器、电压电流检测器、主功率变换器、电压调节器、导通角度估计器和控制角度确定器，其中：/n位置检测器用于获取励磁双凸极电机转子角度位置θ及电机转速n；/n电压电流检测器用于获取负载电压u₀及负载电流i₀；/n导通角度估计器结合给定电压U_ref、电机转速n、负载电压u₀及负载电流i₀，确定当前工作状况所需导通角度估计值θ_ce以及最大导通角度θ_cm；/n电压调节器根据给定电压U_ref与负载电压u₀的差值产生导通角度微调值对导通角度估计值θ_ce进行闭环微调，其调节能力由输出限幅确定；/n控制角度确定器首先将导通角度估计值θ_ce与导通角度微调值θ_cc的相加值与导通角度最大值θ_cm进行比较，导通角度给定值取两者中较小值，接着根据角度位置θ结合角度位置半控发电方式判断电机所处扇区，进一步按导通角度给定值通断主功率变换器相应开关管以控制电励磁双凸极电机的运行状态，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，通过电枢绕组相电压平衡方程建立一个电周期内理想相电流数学表达式：/n /n式中，i_p为电枢绕组相电流，i_f为励磁绕组电流，L_pf为电枢绕组与励磁绕组间的互感，L_pf0为电枢绕组与励磁绕组间的互感初始值，i_p0为相电流初始值，L_p0为电枢绕组自感初始值，θ为角度位置，u_p为电枢绕组端电压，ω为电机电角速度，L_p为电枢绕组自感；/n步骤2，根据储能电容满足安秒平衡原则，如式(2)所示，可得到理想输出电压数学模型，如式(3)所示，其为关于导通角度θ_c、电机转速n与负载电阻R的函数；/n /n式中，S表示p相电流发电区域，T为电机一个周期对应的电角度，U_o为输出电压，R表示负载电阻；/nU_{o_i}＝f(θ_c,R,n) (3)/n式中，U_{o_i}表示理想输出电压；/n步骤3，以输出电压与实际端电压在同样的工作状况下，应满足相同的比例关系为修正条件可得到修正系数表达式，如式(4)所示，从而可得到实际输出电压数学模型，如式(5)所示：/n /nU_o＝K(θ_c,R,n)U_{o_i} (5)/n其中，K(θ_c,R,n)为修正系数，r为电枢绕组内阻，k_pf为电枢绕组与励磁绕组互感关于角度的变化率的绝对值；/n步骤四，由输出电压模型得到导通角度关于输出电压、负载电阻及电机转速的关系，如式(6)所示，对电压关于导通角度求偏导为0的解可得到最大导通角度与负载电阻及电机转速的数学关系，此为最大导通角度模型，如式(7)所示；/n /n /n其中，为导通角度函数表示，为最大导通角度函数表示。/n