[發明專利]一種混合勵磁發電機的控制方法

有效

• 申請號: 202110256068.6
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113037156B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王宇;張成糕;夏宇航;郝雯娟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P9/10
• 分類號: H02P9/10;H02P9/30
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種混合勵磁發電機的控制方法，混合勵磁發電機系統包括混合勵磁發電機、單相全橋變換器、二極管不控整流電路、濾波電容、負載、勵磁繞組電壓源、第一電流傳感器和第二電流傳感器；所述混合勵磁發電機包括電樞繞組和勵磁繞組；所述二極管不控整流電路包括3個橋臂，每個橋臂包括2個串聯的二極管；所述3個橋臂中點依次與混合勵磁發電機電樞繞組的3個正端相連，所述電樞繞組的3個負端短接；所述二極管不控整流電路的母線兩端通過第二電流傳感器連接負載，所述負載兩端并聯有濾波電容；所述單相全橋變換器包括2個橋臂，每個橋臂包括2個串聯的開關管；所述勵磁繞組的兩端分別連接單相全橋變換器的2個橋臂中點；其中1個橋臂與勵磁繞組中間連接有第一電流傳感器；所述單相全橋變換器兩端連接有電壓源U₁；其特征在于，所述混合勵磁發電機的控制方法包括負載突增和負載突減兩種情況，具體如下：

(1)負載突增時；

步驟S1.1、在不同混合勵磁發電機的運行轉速下，記錄不同負載電流I_o下對應的勵磁電流I_f和二極管不控整流電路的輸出電流的平均值I_Lav，通過最小二乘法擬合出I_Lav關于I_f的函數關系式如下：

其中，a、b、c、d為多項式系數；上式的反函數記為I_f＝g(I_Lav)；

步驟S1.2、將負載突增時刻記為t_o，通過第一電流傳感器測量得到勵磁電流I_f，通過第二電流傳感器測量得到負載電流I_o，計算面積積分值如下：

t₁時刻輸出電壓U_o的變化率為零，并記錄混合勵磁發電機在t_o時刻發生負載突增后的負載電流和混合勵磁發電機在t_o時刻的勵磁電流

步驟S1.3、在t₀～t₁的時間段內，所述單相全橋變換器第一橋臂的開關管Q1導通，Q2關斷，第二橋臂的開關管Q3關斷，Q4導通，勵磁電流以的變化率增加，其中U₁為勵磁繞組電壓源數值，L_f為勵磁繞組的電感；

步驟S1.4、設定時刻t₂，在t₁～t₂的時間段內，開關管Q1導通，Q2關斷，Q3關斷，Q4導通，勵磁電流以的變化率增加；設定時刻t₃，在t₂～t₃的時間段內，開關管Q2導通，Q1關斷，Q4關斷，Q3導通，勵磁電流以的變化率減??；其中時刻t₂、t₃計算方法如下：

步驟S1.4.1、當勵磁電流I_f增加時，表達式如下：

當勵磁電流I_f減小時，表達式如下：

根據步驟S1.1所述反函數，將代入上式可得：

步驟S1.4.2、采用面積法計算：

聯立方程S_A＝S_B+S_C-S_D，其中S_A由步驟S1.2可得；滿足方程成立的t₂即為所求；

將求得的t₂代入下式可得t₃，在t₃時刻動態過程結束：

(2)負載突減時；

步驟S2.1、在不同混合勵磁發電機的運行轉速下，記錄不同負載電流I_o下對應的勵磁電流I_f和二極管不控整流電路的輸出電流的平均值I_Lav，通過最小二乘法擬合出I_Lav關于I_f的函數關系式如下：

其中，a、b、c、d為多項式系數；上式的反函數記為I_f＝g(I_Lav)；

步驟S2.2、將負載突減時刻記為t_o，通過第一電流傳感器測量得到勵磁電流I_f，通過第二電流傳感器測量得到負載電流I_o，計算積分值如下：

t₁時刻輸出電壓U_o的變化率為零，并記錄混合勵磁發電機在t_o時刻發生負載突減后的負載電流和混合勵磁發電機在t_o時刻的勵磁電流

步驟S2.3、在t₀～t₁的時間段內，所述單相全橋變換器第一橋臂的開關管Q1關斷，Q2導通，第二橋臂的開關管Q3導通，Q4關斷，勵磁電流以的變化率減小，其中U₁為勵磁繞組電壓源數值，L_f為勵磁繞組的電感；

步驟S2.4、設定時刻t₂，在t₁～t₂的時間段內，開關管Q1關斷，Q2導通，Q3導通，Q4關斷，勵磁電流以的變化率減??；設定時刻t₃，在t₂～t₃的時間段內，開關管Q1導通，Q2關斷，Q3關斷，Q4導通，勵磁電流以的變化率增加；其中時刻t₂、t₃計算方法如下：

步驟S2.4.1、當勵磁電流I_f減小時，表達式如下：

當勵磁電流I_f增加時，表達式如下：

根據步驟S2.1所述反函數，將代入上式可得：

步驟S2.4.2、采用面積法計算：

聯立方程S_A＝-S_B-S_C+S_D，其中S_A由步驟S2.2可得；滿足方程成立的t₂即為所求；將求得的t₂代入下式可得t₃，在t₃時刻動態過程結束：