1.一种基于分层优化和过电压保护的电励磁双凸极发电方法,其特征在于,具体步骤如下:
S1、采用可控整流器来代替不控整流器,并引入基于角度位置控制所述不控整流器是由六个二极管组成的三相全桥整流器,而可控整流器是由六个反并二极管的IGBT组成的三相全桥,所述角度位置控制方法,指根据电励磁双凸极发电机自感变化率将一个电周期分为三个120°部分,即上升区、下降区和稳定区,当相自感在上升区时,该相上臂上的IGBT持续β°导通,而当相自感在下降区时,该相下臂上的IGBT持续β°导通;
S2、保持电励磁双凸极发电机的运行工况不变,采集发电机的相电流和励磁电流,电励磁双凸极发电机的铜损进行计算和分析,得到APC策略对铜损的影响;
S3、根据导通角β的变化规律,以不同大小的电角度将寻优精度分为三层,进行分层优化搜索,寻找使铜损最小的导通角β;
S4、从间隔大的电角度开始寻优,找到每一层使铜损最小的导通角β,并将得到的导通角作为下一层的寻优参考原点;
S5、将最后一层得到的使铜损最优的导通角度应用于APC控制,实现正常运行时使电励磁双凸极发电机铜损最小的功能;
S6、引入对称H桥代替传统的非对称H桥对励磁电流进行控制,实现对电励磁双凸极发电机励磁绕组反向充电的功能,以此提高当发电系统突卸负载时对母线电压的调节能力;
S7、整个过电压保护系统由预先设定的限制电压Ulimit触发,当母线电压超过设定的限制电压时,过压保护系统被激活,进行过压保护控制;
S8、集成两种控制方法,在正常工况下,通过分层自学习铜损优化方法得到的最佳导通角进行铜损最优控制;当突卸负载时,过压保护系统被激活,实现降低母线过电压和动态时间的功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于分层优化和过电压保护的电励磁双凸极发电方法,其特征在于:所述步骤S2中,保持工况不变,指保持转速与负载不变,所述铜损计算公式为:式中,PCu为电励磁双凸极发电机的铜损,Pcuf为励磁绕组的铜损,Pcup为电枢的铜损,iarms,ibrms,icrms和ifrms分别为电枢电流ia、ib、ic和励磁电流if的有效值,rp和rf分别为电枢绕组和励磁绕组的内阻。
3.根据权利要求1所述的一种基于分层优化和过电压保护的电励磁双凸极发电方法,其特征在于:所述步骤S3与步骤S4中的分层寻优方法,以第一层间隔为10°为例,依次将β的值设置为从0开始间隔为10的整数,采集不同导通角下的电流信息并对相应的铜损进行计算,然后从中选择铜损最小值并反馈相应的导通角度βi';
在第二层中,将导通角的值设置为以βi'为原点,以3为间隔的整数,取值范围为βi'‑9到βi'+9,对铜损进行计算,同样选择该层中最小的铜损,反馈使铜损最小的导通角βj',以同样的方法,以βj'为原点进行间隔为1°的铜损寻优,得到精度为1°的铜损最优导通角。
4.根据权利要求1所述的一种基于分层优化和过电压保护的电励磁双凸极发电方法,其特征在于:所述步骤S6中,所述对称H桥,指在非对称H桥的基础上,增加两个反并MOSFET,当系统正常运行时,增加的两个MOSFET不进行工作,对原有的两个MOSFET进行控制,使母线电压稳定在270V;当发生突卸负载时,原有的两个MOSFET不工作,通过对新增的c进行控制,对励磁绕组进行反向充电,达到使励磁电流快速下降的目的。
5.根据权利要求4所述的一种基于分层优化和过电压保护的电励磁双凸极发电方法,其特征在于:所述步骤S7中,所述过压保护控制,指当检测到母线电压大于Ulimit时,过电压保护被激活,将三相电路的控制方法立即由角度位置控制方法转为不控整流控制方法,以此降低角度位置控制方法对母线电压的抬升作用;步骤S6控制方法激活对称H桥的另一半对进行励磁绕组反向充电,实现对励磁电流的快速降低。