【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机励磁，尤其涉及一种具有无功优化作用的混合励磁发电机自励系统及方法。
技术介绍
1、混合励磁电机内部励磁源由永磁和电励磁两种励磁源有机结合而成，具有磁场调节方便、功率密度高、可靠性高等优势，在航空电源系统中具有重要的应用前景。而作为与大电网脱开的独立电源系统，航空电源系统不依赖于外部电源，其发电机所需电励磁功率由系统本身提供。航空电气化背景下，飞机电源系统容量大幅提升，且发电机需要满足宽转速运行的要求，导致混合励磁电机所需的励磁功率随之增加，加剧了现有自励系统面对的问题：对于采用附加励磁机的电源系统，励磁功率增加导致励磁机容量增加，影响发电机体积重量与功率密度；对于采用自励形式的电源系统，可以从提取发电机输出侧的功率作为电励磁功率，但所提取功率的增加会降低系统输出能力、影响系统稳定性、且会导致发电系统建压困难。
2、因此，如何在实现混合励磁发电机自励的同时，还实现对混合励磁发电机的内部无功优化，从而提升混合励磁发电机在宽速域运行下的功率输出能力，成为了需要进一步研究的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的实施例提供一种具有无功优化作用的混合励磁发电机自励系统及方法，能够在实现混合励磁发电机自励的同时实现对混合励磁发电机的内部无功优化，从而提升混合励磁发电机在宽速域运行下的功率输出能力。
2、为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术的实施例提供的方法，发电机和自励系统；该发电机具体可以采用混合励
4、所述发电机中，包括：电励磁电机定子(1)、电励磁电机转子(2)、永磁电机定子(6)、永磁电机转子(7)、永磁电机永磁体(8)、电励磁电枢绕组wa1(4)和永磁电枢绕组wa2(9)；其中，所述发电机中安装有位置传感器，用于检测电励磁电机转子(2)的转子位置θ；
5、电励磁电枢绕组wa1(4)连接永磁电枢绕组wa2(9)，永磁电枢绕组wa2(9)连接所述发电机中的不控整流电路，电压传感器hudc用于检测所述不控整流电路输出端电压udc；
6、所述自励系统中，包括：直流励磁绕组wf(3)、无功优化绕组(5)wa3、电压传感器、电流传感器组、可控整流电路和励磁控制单元；
7、所述可控整流电路通过无功优化绕组wa3(5)接入所述发电机；
8、所述电流传感器组包括至少3个电流传感器，其中，第一电流传感器hib和第二电流传感器hic分别用于检测无功优化绕组wa3(5)的两相电流ib和ic；第三电流传感器hif用于检测直流励磁绕组wf(3)的电流if。
9、其中，由所述可控整流电路直接向直流励磁绕组wf(3)供电；所述可控整流电路输出电压与直流励磁绕组wf(3)所需电压等级匹配时，可以取消dc/dc变流电路。可选的，所述自励系统中，还包括1：dc/dc变流电路；直流励磁绕组wf(3)连接所述dc/dc变流电路，所述dc/dc变流电路连接所述可控整流电路。
10、具体的，无功优化绕组wa3(5)的输入端连接电励磁电枢绕组wa1(4)输出端；无功优化绕组wa3(5)的输出端依次通过所述可控整流电路和所述dc/dc变流电路，向直流励磁绕组wf(3)供电。所述发电机为并列磁路型混合励磁发电机，该类电机的永磁磁场由永磁体产生，电励磁磁场由直流励磁绕组wf(3)产生，该类电机的电枢绕组由匝链永磁磁场的永磁电枢绕组wa2(9)，和匝链电励磁磁场的电励磁电枢绕组wa1(4)串联构成。
11、无功优化绕组wa3(5)的输入端，与所述并列磁路型混合励磁发电机的永磁电枢绕组wa2(9)的输入端、电励磁电枢绕组wa1(4)的输出端相连；无功优化绕组wa3(5)的输出端，与所述可控整流电路的输入端相连，所述可控整流电路的输出端经过所述dc/dc变流电路向直流励磁绕组wf(3)供电；无功优化绕组wa3(5)的输入端与永磁电枢绕组wa2(9)的输出端和电励磁电枢绕组wa1(4)的输出端为同名端。
12、无功优化绕组wa3(5)集成在所述并列磁路型混合励磁发电机的永磁电机定子(6)中，并与永磁电枢绕组wa2(9)共用电机磁路且耦合永磁磁场。所述可控整流电路用于调节无功优化绕组wa3(5)中的电流的大小与相位，从而对无功优化绕组wa3(5)产生的有功功率和无功功率进行控制；其中，无功优化绕组wa3(5)中产生的有功与无功均由混合励磁发电机通过机电能量转换提供。其中，无功优化绕组wa3(5)中产生的有功功率提供给直流励磁绕组wf(3)；不需要系统外部电源提供直流励磁功率，从而实现混合励磁发电机系统的自励。
13、无功优化绕组wa3(5)中产生的无功功率被调节为容性无功功率，并将无功功率输入混合励磁发电机电枢绕组中，即将无功功率输入永磁电枢绕组wa2(9)和电励磁电枢绕组wa1(4)，从而实现对混合励磁发电机内部感性无功功率的优化。
14、第二方面，本专利技术的实施例提供的方法，包括：
15、s1、采集发电机的运行参数，包括：通过励磁控制单元通过电压传感器hudc检测不控整流电路输出端电压udc；和，通过电流传感器组检测无功优化绕组wa3(5)两相电流ib和ic和检测直流励磁绕组wf(3)的电流if；和，通过所述发电机中安装有位置传感器，检测电励磁电机转子(2)的转子位置信号θ；
16、s2、电流信号ib、ic和位置信号θ经过坐标变换后得到无功优化绕组wa3(5)中的d轴电流信号id和q轴电流信号iq；将检测到的所述不控整流电路输出端电压信号udc与发电系统的给定电压信号udcref进行比较后，经过pi环节生成无功优化绕组wa3(5)q轴电流给定信号iqref；再将iqref与iq进行比较后，经过pi环节，得到q轴参考电压信号vsqref
17、s3、将if、ib和ic输入分配策略环节后，得到无功优化绕组wa3(5)d轴电流给定信号idref；再将idref与id进行比较后，经过pi环节，得到d轴参考电压信号vsdref；
18、s4、将θ、vsdref和vsqref经过坐标变换和svpwm环节后，得到所述可控整流电路的斩波信号pwmt1～t6。
19、若控制目标为电机绕组电密平衡，则包括：通过ib、ic和if计算无功优化绕组wa3(5)的电流密度和直流励磁绕组wf(3)的电流密度；当无功优化绕组wa3(5)的电流密度小于直流励磁绕组wf(3)的电流密度时，则增加所述分配策略环节输出的idref，同时增强无功优化绕组wa3(5)注入的无功功率；当无功优化绕组wa3(5)的电流密度大于直流励磁绕组wf(3)的电流密度时，则减小分配策略输出的idref；或者，若控制目标为电机铜损最小，则包括：建立不同工况下的所述发电机的最小铜损运行时对应的idref查找表，并储存于所述励磁控制单元，在所述分配策略环节通过调用所述查找表输出所述发电机的最小铜损运行时本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有无功优化作用的混合励磁发电机自励系统，其特征在于，所述系统包括：发电机和自励系统；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述可控整流电路直接向直流励磁绕组Wf(3)供电；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自励系统中，还包括：DC/DC变流电路；直流励磁绕组Wf(3)连接所述DC/DC变流电路，所述DC/DC变流电路连接所述可控整流电路。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，无功优化绕组Wa3(5)的输入端连接电励磁电枢绕组Wa1(4)输出端；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述发电机为并列磁路型混合励磁发电机，电励磁磁场由直流励磁绕组Wf(3)产生，该类电机的电枢绕组由匝链永磁磁场的永磁电枢绕组Wa2(9)，和匝链电励磁磁场的电励磁电枢绕组Wa1(4)串联构成。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，无功优化绕组Wa3(5)的输入端，与所述并列磁路型混合励磁发电机的永磁电枢绕组Wa2(9)的输入端相连；
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，无功
8.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述可控整流电路用于调节无功优化绕组Wa3(5)中的电流的大小与相位，从而对无功优化绕组Wa3(5)产生的有功功率和无功功率进行控制；
9.一种具有无功优化作用的混合励磁发电机自励方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，若控制目标为电机绕组电密平衡，则包括：通过ib、ic和If计算无功优化绕组Wa3(5)的电流密度和直流励磁绕组Wf(3)的电流密度；当无功优化绕组Wa3(5)的电流密度小于直流励磁绕组Wf(3)的电流密度时，则增加所述分配策略环节输出的Idref，从而增强无功优化绕组Wa3(5)注入的无功功率；当无功优化绕组Wa3(5)的电流密度大于直流励磁绕组Wf(3)的电流密度时，则减小分配策略输出的Idref；
...【技术特征摘要】
1.一种具有无功优化作用的混合励磁发电机自励系统，其特征在于，所述系统包括：发电机和自励系统；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述可控整流电路直接向直流励磁绕组wf(3)供电；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自励系统中，还包括：dc/dc变流电路；直流励磁绕组wf(3)连接所述dc/dc变流电路，所述dc/dc变流电路连接所述可控整流电路。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，无功优化绕组wa3(5)的输入端连接电励磁电枢绕组wa1(4)输出端；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述发电机为并列磁路型混合励磁发电机，电励磁磁场由直流励磁绕组wf(3)产生，该类电机的电枢绕组由匝链永磁磁场的永磁电枢绕组wa2(9)，和匝链电励磁磁场的电励磁电枢绕组wa1(4)串联构成。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，无功优化绕组wa3(5)的输入端，与所述并列磁路型混合励磁发电机的永磁电枢绕组wa2(9)的输入端相连；
【专利技术属性】
技术研发人员：张卓然，顾相培，江玮佳，卢昶舟，孙林楠，于立，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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