、C相的中間點各連接一個繞組自感，再經(jīng)電流傳感器6連接到第四橋臂8的中間點；
[0029]所述電流傳感器6、位置傳感器7連接到控制器5的輸入端，控制器5控制各橋臂的功率開關(guān)管。
[0030]所述第四橋臂8由串聯(lián)的第七功率開關(guān)管T7和第八功率開關(guān)管T8，所述第七功率開關(guān)管T7的集電極連接直流母線的正極，第八功率開關(guān)管T8的發(fā)射極連接直流母線的負極；第七功率開關(guān)管T7和第八功率開關(guān)管T8各并聯(lián)一個反向二極管D7和D8。
[0031]系統(tǒng)可以通過勵磁電流傳感器6是否存在勵磁故障，當未檢測到勵磁故障時系統(tǒng)按正常模式運行。在正常模式發(fā)電工況下，系統(tǒng)利用三相四橋臂變換器上的體二極管進行整流輸出；在正常模式電動工況下，系統(tǒng)和普通三相電勵磁雙凸極電機工作原理一致。
[0032]當檢測到勵磁故障后斷開勵磁電路并切換到容錯模式運行。
[0033]在容錯運行模式中，當A相在電角度為Θ I時導通后勵磁電流會逐漸增大至勵磁結(jié)束，根據(jù)磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合的原理，原動機會克服磁阻轉(zhuǎn)矩驅(qū)動電勵磁雙凸極電機旋轉(zhuǎn)，電源輸入的電能和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機械能都轉(zhuǎn)化成磁場能儲存在氣隙中；當關(guān)掉A相勵磁電流后，轉(zhuǎn)子仍在原動機驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，于是通過A相對應的二極管續(xù)流，儲存的磁場能和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能，開始發(fā)電。
[0034]其六拍控制原理是:A相發(fā)出正向電流時，給下一相B相提供反向勵磁電流，即控制第六功率開關(guān)管T6導通使B相通以反向電流勵磁，當A相勵磁結(jié)束時時斷開第六功率開關(guān)管T6使B相利用D3和D8發(fā)電。此時三相繞組中性點接負極，可由第五功率開關(guān)管T5為C相提供正向勵磁電流，如此反復，通過給三相四橋臂變換器每相分別通以正向和負向的勵磁電流的新型的六拍發(fā)電控制策略，來實現(xiàn)電機勵磁故障的容錯發(fā)電功能。
[0035]實施例
[0036]Θ I和Θ 2分別表示繞組的開通角和關(guān)斷角，Θ 1〈 Θ 2。
[0037]圖2所示的本發(fā)明容錯發(fā)電控制方法的三相電流示意圖。在容錯運行模式中，A相繞組的自感在電機電角度為[0°，120° )時A相繞組的繞組自感處于上升階段處于上升階段，在[120°，240° )時A相繞組的繞組自感處于上升階段處于下降階段。若假設(shè)從左向右的電流為正，當電機電角度為Θ1且Θ1 e [0°，120° )時給A相通以正向電流以使該相電流逐漸增加，當電機電角度Θ2[120°，240° )時控制第一功率開關(guān)管Tl和第八功率開關(guān)管Τ8導通，A相自感處于下降階段，驅(qū)動電勵磁雙凸極電機的原動機將克服磁阻轉(zhuǎn)矩做功儲能。
[0038]在電機電角度為Θ 2且Θ 2 e [120°，240° ]時關(guān)斷第一功率開關(guān)管Tl和第八功率開關(guān)管T8，結(jié)束電機的A相勵磁階段，電機轉(zhuǎn)子仍在原動機驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，于是通過三相四橋臂變換器上A相對應的第七二極管D7和第四二極管D4續(xù)流，儲存的磁場能和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能，開始A相的發(fā)電階段。
[0039]在電機電角度為0 1+120°時給B相通以負向電流且B相繞組的繞組自感處于上升階段以使該相電流逐漸增加，并在電角度為0 2+120°時關(guān)斷B相勵磁電流結(jié)束B相勵磁階段，儲存的磁場能和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能，開始B相的發(fā)電階段；
[0040]在電機電角度為Θ 1+240。時給C相通以正向電流勵磁且C相繞組的繞組自感處于上升階段以使該相電流逐漸增加，在電角度為0 2+240°時關(guān)斷C相勵磁電流結(jié)束B相勵磁階段，儲存的磁場能和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能，開始C相的發(fā)電階段；
[0041]同理可推出，在電機電角度為Θ 1+360。時給A相通以負向電流勵磁，在電角度為Θ 2+360°時關(guān)斷A相勵磁電流則A相開始續(xù)流發(fā)電；圖3為本發(fā)明實施例樣機容錯發(fā)電時三相電流波形圖。以此循環(huán)，通過改變開通角Θ1、關(guān)斷角Θ 2可調(diào)節(jié)電勵磁雙凸極電機在勵磁故障容錯模式下的輸出電壓；也可以通過對勵磁電流或者勵磁電壓進行斬波控制來實現(xiàn)該電機輸出電壓的穩(wěn)定，利用三相四橋臂變換器實現(xiàn)電勵磁雙凸極電機在有勵磁故障的情況下能夠繼續(xù)發(fā)電運行。
[0042]在勵磁階段，對勵磁電流或者勵磁電壓進行斬波控制可以控制勵磁磁場的大小，從而控制輸出電壓的高低。因此通過控制勵磁階段的電流可以實現(xiàn)該電機輸出電壓的控制。
[0043]可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種電勵磁雙凸極電機勵磁故障容錯發(fā)電系統(tǒng)，包括電源、三相全橋變換器、勵磁繞組、電樞繞組、控制器、電流傳感器、位置傳感器，其特征在于:還包括一個第四橋臂，所述第四橋臂與三相全橋變換器并聯(lián)構(gòu)成一個三相四橋臂變換器，三相全橋變換器A相的中間點、B相的中間點、C相的中間點各連接一個繞組自感，再經(jīng)電流傳感器連接到第四橋臂的中間點； 所述電流傳感器、位置傳感器連接到控制器的輸入端，控制器控制各橋臂的功率開關(guān)管； 所述第四橋臂由串聯(lián)的第七功率開關(guān)管T7和第八功率開關(guān)管T8，所述第七功率開關(guān)管T7的集電極連接直流母線的正極，第八功率開關(guān)管T8的發(fā)射極連接直流母線的負極；第七功率開關(guān)管T7和第八功率開關(guān)管T8各并聯(lián)一個反向二極管D7和D8。
2.一種電勵磁雙凸極電機勵磁故障容錯發(fā)系統(tǒng)電控制方法，其特征在于:當電流傳感器未檢測到勵磁故障時，電機工作在正常的發(fā)電機狀態(tài)；當電流傳感器檢測到勵磁故障后斷開勵磁電路并切換到容錯模式運行； 設(shè)定Θ I和Θ 2分別表示繞組的開通角和關(guān)斷角，Θ 1〈 Θ 2 ; 在容錯運行模式中，電機電角度為Θ I且Θ I e [O。，120° )時給A相通以正向電流且A相繞組的繞組自感處于上升階段以使該相電流逐漸增加； 在電機電角度為Θ2且Θ2Ε [120°，240° )時A相繞組自感處于下降階段，驅(qū)動電機的原動機將克服磁阻轉(zhuǎn)矩做功儲能，關(guān)斷A相勵磁電流，結(jié)束電機的A相勵磁階段，儲存的磁場能和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能，開始A相的發(fā)電階段； 在電機電角度為0 1+120°時給B相通以負向電流且B相繞組的繞組自感處于上升階段以使該相電流逐漸增加，并在電角度為0 2+120°時關(guān)斷B相勵磁電流結(jié)束B相勵磁階段，儲存的磁場能和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能，開始B相的發(fā)電階段； 在電機電角度為0 1+240°時給C相通以正向電流勵磁且C相繞組的繞組自感處于上升階段以使該相電流逐漸增加，在電角度為0 2+240°時關(guān)斷C相勵磁電流結(jié)束B相勵磁階段，儲存的磁場能和電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換為電能，開始C相的發(fā)電階段； 同理可推出，在電機電角度為0 1+360°時給A相通以負向電流勵磁，在電角度為Θ 2+360°時關(guān)斷A相勵磁電流則A相開始續(xù)流發(fā)電；以此循環(huán)，利用三相四橋臂變換器實現(xiàn)電勵磁雙凸極電機在有勵磁故障的情況下能夠繼續(xù)發(fā)電運行。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電勵磁雙凸極電機勵磁故障容錯發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法，其控制方法是：系統(tǒng)檢測到勵磁故障后斷開勵磁電路并切換到容錯模式運行，在容錯運行模式中，通過給三相四橋臂變換器每相分別通以正向和負向的勵磁電流的新型的六拍發(fā)電控制策略，來實現(xiàn)電機勵磁故障的容錯發(fā)電功能。本發(fā)明公開的控制方法，充分利用電勵磁雙凸極電機的三相四橋臂變換器，可使電機在勵磁故障的情況下繼續(xù)發(fā)電，適合航空航天、汽車等行業(yè)用于制動回饋電機、起動發(fā)電機等多象限運行的電勵磁雙凸極電機。
【IPC分類】H02P9-30
【公開號】CN104579067
【申請?zhí)枴緾N201510012802
【發(fā)明人】史立偉, 周波, 趙星, 魏佳丹, 胡豆豆, 甘志偉
【申請人】南京航空航天大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月9日