一种三级式无刷同步起动发电机结构及其起动控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机与电力传动技术领域，尤其涉及一种三级式无刷同步起动发电机结构及其起动控制方法，属于电机控制领域。
【背景技术】
[0002]三级式无刷同步起动发电机因为具有稳定，高效的优点，在飞行器上得到了越多越广泛的应用。传统的三级式无刷同步起动发电机为了解决静止和低速时主电机励磁电流不足的问题，主励磁机定子绕组结构和控制方法复杂且成本较高。传统的三级式无刷同步起动发电机的起动只利用了主电机的恒转矩区，而没有利用弱磁恒功率区，因此在设计主电机时造成了电机容量的浪费。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，针对【背景技术】的缺陷，提供一种三级式无刷同步起动发电机结构及其起动控制方法。
[0004]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0005]—种三级式无刷同步起动发电机结构，包括主励磁机、主电机、旋转整流器和三相全桥逆变器，所述主励磁机、主电机、旋转整流器依次连接，所述三相全桥逆变器与主电机连接；
[0006]其中，所述主励磁机包含第一定子绕组、转子绕组、三相交流汇流条；
[0007]所述定子绕组为三相对称绕组，包含第一绕组、第二绕组、第三绕组和第一开关，所述第一绕组、第二绕组和第三绕组的一端相连，所述第二绕组和第三绕组的另一端分别与三相交流汇流条的第一、第二相相连，所述第一绕组的另一端通过第一开关与三相汇流条中的第三相相连；
[0008]所述转子绕组为三相对称绕组，包含第四绕组，第五绕组和第六绕组；
[0009]所述旋转整流器包含第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管；
[0010]所述第四绕组、第五绕组和第六绕组的一端相连，第四绕组的另一端连接第一二极管的正极和第二二极管的负极，第五绕组的另一端连接第三二极管的正极和第四二极管的负极，第六绕组的另一端连接第五二极管的正极和第六二极管的负极；
[0011]所述主电机为电励磁同步电机，包含励磁绕组、第二定子绕组，所述定子绕组为三相对称绕组，包含第七绕组、第八绕组和第九绕组;所述励磁绕组的一端与第一二极管、第三二极管、第五二极管的负极相连，另一端与第二二极管、第四二极管、第六二极管的正极相连;所述第七绕组、第八绕组和第九绕组的一端相连，所述第七绕组、第八绕组和第九绕组的另一端分别与三相全桥逆变器相连。
[0012]作为本发明三级式无刷同步起动发电机结构的进一步优选方案，所述第一开关采用继电器。
[0013]作为本发明三级式无刷同步起动发电机结构的进一步优选方案，还包含永磁副励磁机，所述永磁副励磁机与主励磁机连接。
[0014]作为本发明三级式无刷同步起动发电机结构的进一步优选方案，所述励磁绕组为单相绕组。
[00?5] —种基于三级式无刷同步起动发电机结构的电机加速控制方法，具体包含如下步骤:
[0016]步骤I，实时检测主电机的转速、电流和转子位置；
[0017]步骤2，根据步骤I检测的主电机转速选择电机加速方式:若主电机转速小于发动机点火速度则闭合主励磁机的第一开关，同时选择恒转矩加速控制方式通过矢量控制进行电机加速;若主电机转速大于发动机点火速度则断开主励磁机的第一开关，同时选择弱磁升速控制方式通过矢量控制和弱磁算法完成电机加速。
[0018]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0019]1、主励磁机的定子绕组是三相对称绕组，且直接与三相交流汇流条相连，没有采用任何功率电路，降低了成本和复杂度，增强了可靠性；
[0020]2、通过断开主励磁机定子绕组中的一相从而减小主电机励磁电流，并采用电流超前角控制方法完成弱磁升速，提高了电机的转速范围，降低了电机容量；
[0021]3、不再控制主电机励磁电流，降低了控制算法的复杂性。
【附图说明】
[0022]图1为本发明提出的三级式无刷同步起动发电机的结构图；
[0023]图2为本发明提出的三级式无刷同步起动发电机的起动控制方法框图；
[0024]图3为恒转矩加速控制模块控制框图；
[0025]图4为弱磁升速控制模块控制框图；
[0026]图5为起动过程中转速波形；
[0027]图6为起动过程中转矩波形。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
[0029]如图1所示，本发明公开了一种三级式无刷同步起动发电机的结构，包括永磁副励磁机、主励磁机、主电机、旋转整流器和三相全桥逆变器;所述主励磁机、主电机、旋转整流器依次连接，所述三相全桥逆变器与主电机连接；
[0030]所述永磁副励磁机是永磁同步电机，其转子为永磁体，其定子绕组为三相对称绕组，分别为第十绕组A3，第^^一绕组B3，第十二绕组C3 ；
[0031]其中，主励磁机的定子绕组为三相对称绕组，包含第一绕组A2、第二绕组出和第三绕组C2，所述第一绕组A2、第二绕组B2和第三绕组C2的一端相连，所述第二绕组B2和第三绕组C2的另一端分别与三相交流汇流条的两相相连，所述第一绕组如的另一端通过第一开与三相汇流条中的另一相相连；
[0032]主励磁机的转子绕组为三相对称绕组，包含第四绕组a，第五绕组b和第六绕组c;
[0033]所述主电机为电励磁同步电机，其励磁绕组为单相绕组e，其定子绕组为三相对称绕组，分别为第七绕组A1，第八绕组扮，第九绕组&;
[0034]所述旋转整流器由六个二极管组成，分别为第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第五二极管D5，第六二极管D6;
[0035]所述第四绕组a、第五绕组b、第六绕组c的一端相连，第四绕组a的另一端连接第一二极管D1的正极和第二二极管D2的负极，第五绕组b的另一端连接第三二极管D3的正极和第四二极管D4的负极，第六绕组c的另一端连接第五二极管D5的正极和第六二极管D6的负极；
[0036]所述励磁绕组e的一端与第一二极管D1、第三二极管D3、第五二极管D5的负极相连，另一端与第二二极管D2、第四二极管D4、第六二极管D6的正极相连；
[0037]所述第七绕组A1，第八绕组B1，第九绕组C1的一端相连，另一端分别与所述三相全桥逆变器相连；
[0038]所述三相全桥逆变器与主电机的定子绕组相连；
[0039]如图2所示，本发明提出了一种三级式无刷同步起动发电机的起动控制方法，具体步骤如下:
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