[發明專利]基于電流/轉速分時段閉環的三級式同步起動/發電機起動控制方法

有效

• 申請號: 201610236828.6
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105763125B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 劉衛國;孟濤;王銳;彭紀昌;趙鑫鑫;姜宇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02P21/34
• 分類號: H02P21/34;H02P21/22
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于交流電機傳動控制技術領域，涉及三級式同步起動/發電機起動控制方法，具體涉及一種基于電流/轉速分時段閉環的三級式同步起動/發電機起動控制方法。

背景技術

起動/發電一體化系統能省去專門的起動機構，有效減小飛機重量，提高飛機電源系統的可靠性。三級式同步電機作為目前飛機交流電源系統中常用的發電機，由于結構成熟、可靠性高，受到起動/發電一體化技術研究人員的青睞。

三級式同步起動/發電系統如圖1所示。國內有關三級式同步起動/發電機起動控制策略的研究起步較晚，大多研究還處于實驗室階段，其控制策略主要集中在傳統的矢量控制和直接轉矩控制。西北工業大學提出了一種直接控制電壓矢量模值及電壓矢量與主發電機轉子d軸夾角(以下簡稱電壓矢量角)的起動控制方法。該方法通過轉速閉環直接調節電壓矢量模值、轉矩角閉環調節電壓矢量角，并采用三級式同步起動/發電機及MAGTROL公司的加載臺完成了起動實驗，實現了飛機交流電源系統起動/發電一體化功能。該方法還存在以下不足之處：電機剛起動時會有一定的轉矩沖擊；未考慮到電機動態起動的情況。

所謂動態起動是指電機在帶轉速的狀態下進行再次起動。航空發動機在起動過程中，外界干擾可能導致系統起動失敗。起動失敗后，發動機油管中會存留大量的高溫航空燃油，出于對發動機安全性的考慮，需要及時將電機再次起動排出燃油并冷卻航空發動機。由于慣性和摩擦阻力的綜合作用，發動機及起動/發電機轉速不會突降為零，所以需要進行動態起動。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于電流/轉速分時段閉環的三級式同步起動/發電機起動控制方法。

技術方案

一種基于電流/轉速分時段閉環的三級式同步起動/發電機起動控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：在電機啟動之前，首先設置靜態起動時t₀＝t₀₁、t₁＝t₁₁；設置動態起動時t₀＝t₀₂、t₁＝t₁₂；所述t₀為電流環作用時間；t₁為給定電壓矢量角作用時間；

步驟2：讀取任意兩個不同時刻的轉子位置，以兩個轉子位置的差值除以對應的時間差得到電機當前轉速Ω；

當前轉速為零時判斷電機為靜態起動，則t₀＝t₀₁、t₁＝t₁₁；

否則為動態起動，則t₀＝t₀₂、t₁＝t₁₂；

步驟3：采集主發電機定子A相、C相電流i_A、i_C，計算出B相電流i_B＝-(i_A+i_C)，依次通過Clark變換和Park變換得到主發電機定子電流在同步旋轉坐標系下的d軸分量i_d和q軸分量i_q；

步驟4：對i_d、i_q進行反正切運算得到當前電機轉矩角θ_is＝tan^-1(i_q/i_d)；對i_d、i_q進行矢量合成得到主發電機定子電流矢量i_s＝i_d+ji_q，對i_s進行取模運算得到電流矢量幅值

步驟5：構造函數

其中：u_s1*為速度閉環調節輸出電壓矢量幅值；u_s2*為電流閉環調節輸出電壓矢量幅值；θ_us1*為轉矩角閉環調節輸出電壓矢量角；con為給定電壓矢量角；t為系統運行時間；