[發明專利]優化動態性能的電勵磁雙凸極電機失磁容錯發電控制方法

有效

• 申請號: 202211645837.2
• 申請日: 2022-12-20
• 公開（公告）號: CN115800842B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 史宏俊;周波;熊磊;蔣思遠;于曉東
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P9/10;H02P9/30;H02P21/22
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳

本申請公開了一種優化動態性能的電勵磁雙凸極電機失磁容錯發電控制方法，涉及電勵磁雙凸極電機領域，該方法在失磁容錯發電運行過程中，由電壓環PI調節器輸出電流調節量作為誤差調節，同時設計前饋控制輸出前饋電流，從而可以在負載發生突變時快速計算出參考電流，結合由轉子電角度確定的相角可以得到三相電流給定值，通過對三相電流給定值和三相電流實際值的比較信號進行滯環輸出PWM信號驅動可以保證輸出電壓穩定。該控制方法可以提高失磁發電時系統動態性能，并降低銅損。解決了負載側較大的電容容量會導致反饋控制過程中電容充放電時間更長，使得發電時動態運行效果較差的問題。

技術領域

本申請涉及電勵磁雙凸極電機領域，尤其是一種優化動態性能的電勵磁雙凸極電機失磁容錯發電控制方法。

背景技術

電勵磁雙凸極電機(DSEM)是在開關磁阻電機的基礎上發展起來的一種新型無刷直流電機。它的定子上有電樞繞組和勵磁繞組、轉子無繞組，其結構簡單可靠、控制靈活。它與開關磁阻電機的主要區別在于定子嵌入了勵磁繞組。由于勵磁磁場的存在，電勵磁雙凸極電機只需要外部連接到一個不控整流橋上發電，因此它具有良好的容錯能力，適用于惡劣的工作條件。同時，當負載或速度發生變化時，可以通過調節勵磁電流來保持輸出電壓恒定，并且控制非常靈活。在航空風力發電等領域有著廣闊的應用前景。

但是勵磁繞組的老化、發熱、侵蝕等將影響系統的安全運行；同時勵磁側電源也會因為過電流、反向電壓脈沖等原因而發生故障，嚴重時導致系統失磁。當電勵磁雙凸極電機失去勵磁時采用原有的控制策略將無法進一步電動與發電，因此針對電勵磁雙凸極電機失磁故障的容錯控制策略有非常重要的價值。

目前針對電勵磁雙凸極電機失磁故障的容錯控制策略研究較少且主要集中在失磁容錯發電研究這一領域，主要包括如下幾種容錯控制策略，且各有優缺點：(1)史立偉等公開的“電勵磁雙凸極電機勵磁故障容錯發電系統及其控制方法”(中國，授權日：2017年5月17日，授權號：CN104579067B)將三相四橋臂變換器運用于三相電勵磁雙凸極電機上實現失磁容錯發電功能，所提方法銅耗較大，且運行過程中動態性能較差。(2)周興偉等公開的“一種四相電勵磁雙凸極電機失磁故障容錯發電方法”(中國，授權日日：2019年6月4日，授權號：CN107147339A)實現了四相電勵磁雙凸極電機失磁容錯發電控制，所提方法銅耗較大，且運行過程中動態性能較差。(3)溫騰翔等公開的“電勵磁雙凸極電機勵磁故障容錯發電系統及其控制方法”(中國，公開日：2018年6月5日，授權號：CN108123646A)采用橋式變換器進行失磁容錯發電研究，簡化了變換器結構，但所提方法銅耗較大，且運行過程中動態性能較差。(4)趙峰等公開的“電勵磁雙凸極電機失磁故障容錯發電系統及其控制方法”(中國，公開日：2019年9月17日，授權號：CN110247597A)采用半橋進行控制，同樣存在發電功率低、銅耗較大、動態性能差等問題。

通過以上介紹可以看出，現有的各種失磁容錯控制策略往往存在如下問題：DSEG正常勵磁時任一時刻兩相繞組同時續流發電，因此輸出電壓波動較小；而DSEG失磁后發電相在發電時需要輸出功率給負載，同時也要為下一個勵磁相提供勵磁電流，從而輸出電壓具有更大的電壓波動。因此傳統的DSEG失磁容錯發電時往往需要增加電容的容量來降低電壓波動，而較大的電容容量會導致反饋控制過程中電容充放電時間更長，使得發電時動態運行效果較差。

發明內容

本申請人針對上述問題及技術需求，提出了一種優化動態性能的電勵磁雙凸極電機失磁容錯發電控制方法，本申請的技術方案如下：

一種優化動態性能的電勵磁雙凸極電機失磁容錯發電控制方法，負載、穩壓電容和橋式變換器并聯，電勵磁雙凸極電機的三相繞組采用星型連接且三相繞組的出線端分別連接在橋式變換器上，勵磁側電源U_f通過勵磁變換器連接電勵磁雙凸極電機的勵磁繞組；

該電勵磁雙凸極電機失磁容錯發電控制方法包括：

獲取穩壓電容兩端的電機電壓實際值U_o以及流過負載的負載電流實際值i_o；