[發(fā)明專利]電勵磁雙凸極電機(jī)勵磁故障容錯發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711235101.7
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108123646B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫騰翔;周波;周興偉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P9/30
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本發(fā)明公開了一種電勵磁雙凸極電機(jī)勵磁故障容錯發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，所述系統(tǒng)由電勵磁雙凸極電機(jī)、容錯型功率變換器、控制器、位置傳感器、負(fù)載側(cè)儲能電容及勵磁側(cè)電源組成。其控制方法是：檢測到勵磁故障后斷開勵磁電路并切換到容錯模式運(yùn)行，在容錯運(yùn)行模式中，通過控制功率變換器上的開關(guān)管為每相提供正負(fù)交替的勵磁電流，來實現(xiàn)電機(jī)勵磁故障的容錯發(fā)電功能。本發(fā)明公開的控制方法所使用的容錯型功率變換器為電勵磁雙凸極電機(jī)最常用的全橋式變換器，顯著提高了電勵磁雙凸極電機(jī)在航空航天、汽車等重要場合下發(fā)電的可靠性，適合多象限運(yùn)行的電勵磁雙凸極電機(jī)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種針對勵磁故障的電勵磁雙凸極電機(jī)容錯發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，屬于電機(jī)系統(tǒng)及控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電勵磁雙凸極電機(jī)是一種近些年得到發(fā)展的新型無刷直流電機(jī)，它定、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與開關(guān)磁阻電機(jī)類似，均呈凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無繞組，而定子上繞有集中式的三相電樞繞組。其與開關(guān)磁阻電機(jī)的主要區(qū)別在于定子上有用于勵磁的勵磁繞組，勵磁繞組的存在使電勵磁雙凸極電機(jī)與開關(guān)磁阻電機(jī)有著本質(zhì)的不同。電勵磁雙凸極電機(jī)發(fā)電運(yùn)行時，僅用整流橋整流，而且轉(zhuǎn)子上無繞組和永磁體，因此其發(fā)電運(yùn)行的可靠性高，成本低，并且功率密度高，惡劣條件下運(yùn)行時仍可以保持高可靠性，當(dāng)負(fù)載或轉(zhuǎn)速變化時，可通過發(fā)電機(jī)控制單元來調(diào)節(jié)勵磁繞組的電流大小來維持恒定電壓輸出。

電勵磁雙凸極電機(jī)勵磁繞組老化、受潮、受熱、受侵蝕、異物侵入、外力的沖擊等可能會對繞組造成傷害。同時，控制勵磁繞組的勵磁功率電路也可能因為過流、反向電壓沖擊等原因造成故障，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致發(fā)電機(jī)失磁。如果電勵磁雙凸極電機(jī)在發(fā)電運(yùn)行時發(fā)生失磁故障，會給整個發(fā)電系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的安全可靠性問題。

電勵磁雙凸極電機(jī)在勵磁繞組發(fā)生故障的情況下相當(dāng)于一臺開關(guān)磁阻電機(jī)，而開關(guān)磁阻電機(jī)使用的三相不對稱半橋變換器并不適用于電勵磁雙凸極電機(jī)，電勵磁雙凸極電機(jī)使用的功率變換器為三相全橋變換器，因此授權(quán)的中國發(fā)明專利：電勵磁雙凸極電機(jī)勵磁故障容錯發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，授權(quán)公告號：CN104579067A，提出了使用三相四橋臂變換器，變換器由一個三相全橋變換器和一個第四橋臂構(gòu)成，以實現(xiàn)電勵磁雙凸極電機(jī)的失磁容錯發(fā)電。使用三相四橋臂變換器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)失磁容錯發(fā)電，但是相比三相全橋變換器需要一個額外橋臂，體積大，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

針對于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的即基于電勵磁雙凸極電機(jī)最常用的三相全橋功率變換器，提出一種針對勵磁故障的電勵磁雙凸極電機(jī)容錯發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

電勵磁雙凸極電機(jī)勵磁故障容錯發(fā)電系統(tǒng)控制方法，電流檢測電路檢測電勵磁雙凸極電機(jī)勵磁電流，當(dāng)未檢測到勵磁故障時，所述電勵磁雙凸極電機(jī)按照正常發(fā)電模式發(fā)電；當(dāng)檢測到勵磁故障后，采用失磁發(fā)電控制方法，通過控制三相全橋變換器上的開關(guān)管使電機(jī)進(jìn)入勵磁故障容錯發(fā)電運(yùn)行模式。

所述失磁發(fā)電控制方法設(shè)定θ表示A相的勵磁開通角，0θ120°，設(shè)定電流流入繞組中點方向為正方向，在容錯運(yùn)行模式中，電機(jī)每相在兩個電感周期下有正向勵磁、正向發(fā)電、負(fù)向勵磁、負(fù)向發(fā)電四個狀態(tài)，其中各相勵磁電流的來源分為兩個部分，一部分勵磁電流由此刻的發(fā)電相提供，另一部分勵磁電流由負(fù)載側(cè)儲能電容提供。

在一個電感周期內(nèi)，所述失磁發(fā)電控制方法具體為：

在電機(jī)電角度為θ到120°時控制開關(guān)管S1導(dǎo)通，

在電機(jī)電角度為120°到θ+120°時控制開關(guān)管S1、S4導(dǎo)通，電機(jī)電角度等于θ+120°時開關(guān)管S1關(guān)斷；

在電機(jī)電角度為θ+120°到240°時控制開關(guān)管S4導(dǎo)通，

在電機(jī)電角度為240°到θ+240°時控制開關(guān)管S4、S5導(dǎo)通，電機(jī)電角度等于θ+240°時開關(guān)管S4關(guān)斷，