CN104702186A - 一种混合励磁变频交流起动发电系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种混合励磁变频交流起动发电系统及其控制方法。所述混合励磁变频交流起动发电系统包括混合励磁变频交流起动发电机，用于检测励磁电流的第一电流传感器，用于检测电枢电流的第二、三电流传感器，三个电压传感器，位置传感器，转换开关，起动开关及起动发电控制器。所述控制方法：起动过程采用基于逆变器电压补偿的矢量控制方法，并根据电机电枢电流、实时转速调节励磁电流；发电阶段采用基于输出电压频率变化的分段PI控制方法，并加入负载电流补偿环；起动到发电切换过程综合了电机转速、输出电压来控制转换开关的切换。本发明技术在航空独立电源起动发电系统领域有重要应用价值。

Description

一种混合励磁变频交流起动发电系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种起动发电系统及其控制方法，尤其涉及一种混合励磁变频交流起动发电系统及其控制方法。

背景技术

航空发动机通常配有一台专门的起动机来实现起动，常用的起动机有电起动机、燃气涡轮起动机及空气涡轮起动机，当发动机起动完成后带动另一台专门的发电机来实现发电。这样一套电源系统中包括起动机和发电机，而起动机只在起动过程中发挥作用。起动发电技术针对电起动技术而言，由一台电机在起动过程中工作在电动状态来实现发动机的起动，并且在发动机成功起动后工作在发电状态，实现了起动和发电双功能，有效降低系统重量，增加系统的可靠性。

目前用作起动发电机的主要有有刷直流电机、异步电机、开关磁阻电机、永磁电机以及电励磁无刷同步电机。其中有刷直流电机因电刷的存在可靠性低，电机功率低且需经常维护；异步电机在发电过程中需要调节无功功率的均衡，发电控制复杂；开关磁阻电机与双凸极电机由于电势波形正弦度不高一般只用于直流发电；永磁电机难以实现输出电压调节，并且故障灭磁困难；电励磁无刷同步电机结构复杂，运行过程中励磁控制繁琐，同时旋转整流器的存在也使得电机可靠性下降。

现有的飞机交流发电系统包括恒频交流发电系统及变频交流发电系统。在恒频交流发电系统中：恒速恒频交流发电系统技术成熟，但所采用的恒速传动装置其不可逆性决定了恒速恒频交流发电系统无法实现起动发电一体化；变速恒频交流发电系统移除了恒速传动装置，发动机直接驱动主发电机，采用功率变换器将变频交流电转换成恒频交流电，可实现起动发电一体化，但这种发电系统过载和短路能力不理想。变频交流发电系统中，发动机直接驱动主发电机，所输出的变频交流电直接输送到交流母线上。现有的飞机变频交流发电系统均采用电励磁无刷交流电机，如波音787及空中客车A380，并且波音787中的交流发电系统实现了起动发电一体化。

专利US4743777公布了一种电励磁无刷交流电机励磁控制方法,在电机励磁机定子部分额外增加了一套交流励磁绕组，起动过程中交流励磁绕组工作，发电过程中直流励磁绕组工作，通常情况下，交流励磁绕组在起动阶段结束后不再工作，降低了励磁绕组的利用率，同时也使得电机结构变得复杂。专利CN102420560A公布了一种变频交流起动发电系统励磁结构及交、直流励磁控制方法，将电励磁无刷交流电机励磁机定子三相绕组设置为开路型结构，并在绕组两端各设置一组三相桥式功率变换器，起动过程通过协调控制两组功率变换器在三相绕组中产生交流励磁电压；发电阶段切换功率变换器的控制策略从三相交流励磁切换至直流励磁。该方案通过设置两组功率变换器提高了励磁绕组利用率，但两组功率变换器使得励磁控制过程较为繁琐同时增加了系统结构的复杂性。

发明内容

所要解决的技术问题：

本发明目的是针对现有技术问题提供一种新型无刷化、励磁控制方便的混合励磁变频交流起动发电系统及其控制方法。

技术方案：

为了实现以上功能，本发明提供了一种混合励磁变频交流起动发电系统，其特征在于：包括混合励磁变频交流起动发电机、转换开关、起动开关及起动发电控制器；以及用于检测励磁电流的第一电流传感器，用于检测电枢电流的第二、三电流传感器，用于检测电枢电压的三个电压传感器和用于检测混合励磁变频交流起动发电机的转子位置的位置传感器；

所述混合励磁变频交流起动发电机由发动机直接驱动；所述混合励磁变频交流起动发电机的转子位置、三相电压、电枢电流及励磁电流信号由位置传感器及电压电流传感器采样后输入至起动发电控制器；

所述励磁机的输出端以及混合励磁电机的励磁绕组的两端共同连接到起动发电控制器上；所述混合励磁电机的电枢绕组经转换开关分别与交流负载及起动发电控制器相连，转换开关包括3组触点，混合励磁电机每相绕组对应3个触点，转换开关初始掷于连接起动发电控制器的一组触点。

进一步的，所述混合励磁变频交流起动发电机由励磁机与混合励磁电机共同构成，励磁机的输出端以及混合励磁电机的励磁绕组的两端共同连接到起动发电控制器上；或者所述混合励磁变频交流起动发电机为混合励磁电机，混合励磁电机的励磁绕组的两端以及电枢绕组的输出端连接到起动发电控制器上。

更加具体的，所述的起动发电控制器包括：采样调理电路、位置转速调理电路、两路驱动放大隔离电路、励磁继电器、整流滤波器、励磁功率电路、三相全桥逆变器、防反二极管、母线电容、内部辅助电源及数字信号处理器；

其中，内部辅助电源的输入由外部控制器电源与防反二极管串联后提供，其输出与起动发电控制器内的其他用电部件包括：采样调理电路、位置转速调理电路、驱动放大隔离电路及数字信号处理器相连，内部辅助电源的输入端还与整流滤波器的输出端相连，整流滤波器的输入由励磁机的输出经一励磁继电器后提供；

所述起动电源并联一母线电容后连接到三相全桥逆变器输入端，在其正极上连接一外部起动开关；

数字信号处理器，其输入端分别与采样调理电路、位置转速调理电路相连，其输出端分别与励磁继电器、励磁功率电路及三相全桥逆变器的控制端信号连接，其输出还与外部起动开关和转换开关的控制端信号连接。

一种混合励磁变频交流起动发电系统控制方法，其特征在于：

所述起动发电系统在起动过程中采用基于逆变器电压补偿的矢量控制方法并根据电机电枢电流、实时转速调节励磁电流；当系统进入起动阶段时，励磁电流首先由控制器电源提供，励磁电流的控制由起动发电控制器根据位置传感器检测混合励磁变频交流起动发电机的实时转速，在达到第一转速阈值之前，数字信号处理器输出励磁功率的驱动信号使所施加的励磁电流保持于预设的完全起动励磁电流给定值，混合励磁变频交流起动发电机输出恒定转矩；在达到第一转速阈值之后，接通励磁继电器，并且根据电机电枢电流、实时转速调节励磁电流，直到转速达到第二阈值；电枢电流的控制采用直轴电流i_d＝0矢量控制方法，数字信号处理器根据电压调节量及三相全桥逆变器所需的电压补偿生成三相全桥逆变器的控制端信号。

进一步的，当检测到混合励磁变频交流起动发电机的实时转速达到第二阈值后，数字信号处理器关断三相全桥逆变器与励磁功率电路的驱动信号，同时输出外部起动开关与转换开关的控制信号，断开起动开关并将转换开关掷于空触点组；当电机转速达到第三阈值时，起动发电控制器调节输出电压稳定在基准值，此后数字信号处理器输出控制信号使外部转换开关掷于交流负载触点组，完成起动向发电的转换。

进一步的，所述起动发电系统在发电运行状态采用基于输出电压频率变化的分段PI控制方法，并加入负载电流补偿环；该方法基本环为电压外环、励磁电流内环，通过检测负载电流的大小，为励磁电流环的调节增加一个前馈补偿；通过检测输出电压频率，通过检测输出电压频率，将频率分为低频、中频与高频三个区间，由数字信号处理器判断输出电压频率所处区间，然后选取相应的PI参数。有益效果：

与现有技术相比，本发明的混合励磁变频交流起动发电系统的显著优点在于：

1、采用新型混合励磁电机替代一般电励磁无刷交流电机，实现无刷结构的同时移除旋转整流器，结构简单可靠，更易于实现起动发电一体化。

2、进一步的可将励磁机移除，电机改用自励方式为发电调压过程提供励磁。

3、起动过程中，采用基于逆变器电压补偿的矢量控制方法，并根据电机运行状态控制励磁电流，能够有效减小转矩脉动、增加起动转矩，进而缩短起动时间。

4、发电过程，采用基于输出电压频率变化的分段PI控制方法，并加入负载电流补偿环，有效的提高了系统输出电压调节的动态性能。

若系统发生故障，数字信号处理器输出信号控制混合励磁变频交流起动发电机励磁绕组中通入负向励磁，可实现电机灭磁，提高了系统的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为实施例1混合励磁变频交流起动发电系统结构原理图；

图2为实施例2混合励磁变频交流起动发电系统结构原理图；

图3为三相全桥逆变器结构拓扑；

图4为整流滤波器与励磁功率电路拓扑；

图5为起动阶段系统控制原理图；

图6为发电阶段系统控制原理图；

图7为系统控制流程图；

图8为发动机起动过程电机及发动机转速与转矩关系示意图。

具体实施方式

本发明提供的混合励磁变频交流起动发电系统及其控制方法，为使本发明的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明的混合励磁变频交流起动发电系统实施例1的结构图，由混合励磁变频交流起动发电机，用于检测励磁电流的第一电流传感器，用于检测电枢电流的第二、三电流传感器，三个电压传感器，位置传感器，转换开关，起动开关及起动发电控制器构成。所述混合励磁变频交流起动发电机由励磁机与混合励磁电机共同构成，并由发动机直接驱动。所述转换开关初始掷于触点S₁组。

所述起动发电控制器包括：采样调理电路、位置转速调理电路、两路驱动放大隔离电路、励磁继电器、整流滤波器、励磁功率电路、三相全桥逆变器、防反二极管D、母线电容C、内部辅助电源以及数字信号处理器。所述励磁继电器初始为断开状态。

起动电源接通后经起动发电控制器内部母线电容C滤波后与三相全桥逆变器的输入端相连，三相全桥逆变器的输出为混合励磁变频交流起动发电机三相电枢绕组供电。励磁机的三相输出经顺序连接的励磁继电器、整流滤波器后接励磁功率电路的输入端，励磁功率电路的输出与电机励磁绕组相连为其提供励磁，起动阶段电机的励磁首先由外部控制电源提供；起动发电控制器内部辅助电源为两路驱动放大隔离电路、采样调理电路、位置转速调理电路及数字信号处理器供电。起动发电控制器在系统工作过程中通过采样调理电路检测电机的两相电流i_a、i_b，三相电压u_a、u_b、u_c及其励磁电流I_f；通过位置转速调理电路检测电机的转速n和转子位置。

图3为所述三相全桥逆变器结构，包括Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6六个功率开关管和D1、D2、D3、D4、D5、D6六个二极管，三相全桥逆变器的输入电压U_dc由外部起动电源经母线电容C滤波后提供，正常工作时，数字信号处理器输出的空间矢量脉宽调制波(SVPWM)信号经过第一驱动放大隔离电路给出驱动信号T₁～T₆，驱动功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6。

图4所示为整流滤波器与励磁功率电路，整流滤波器部分由D7、D8、D9、D10、D11和D12六个二极管及滤波电容C₁组成，励磁功率电路由Q7、Q8、Q9、Q10四个功率开关管和D13、D14、D15、D16四个二极管组成，功率开关管Q7、Q10的驱动信号为T₁，功率开关管Q8、Q9的驱动信号为T₂。起动阶段，励磁功率电路的输入U_f首先由外部控制电源提供；正常发电时，励磁机的三相输出经顺序连接的励磁继电器、整流滤波器后接励磁功率电路的输入端，数字信号处理器输出的脉宽调制波(PWM)信号经过第二驱动放大隔离电路给出励磁功率电路的驱动信号T₁、T₂，驱动信号的占空比影响励磁正负性，当驱动信号T₁占空比大于0.5时，为正向励磁，电机主气隙磁密增强；当驱动信号T₂占空比大于0.5时为负向励磁，电机主气隙磁密被削弱。

混合励磁变频交流起动发电机的励磁绕组电流和电枢绕组电流分别通过第一电流传感器和第二、三电流传感器检测，电枢绕组电压通过第一、二和三电压传感器检测，将检测得到的电流、电压信号经起动发电控制器内部采样调理电路变成可接受的输入电压范围，送至数字信号处理器的ADC采样模块。电机的位置传感器输出的信号经过位置转速调理后，送至数字信号处理器的ADC采样模块。经量化后，电机的励磁电流、电枢电流、三相电压以及转子转速位置信号转换成数字信号。

本发明的混合励磁变频交流起动发电系统运行过程可分为三个阶段：起动阶段、起动向发电切换的阶段以及发电阶段。

步骤1、接通起动开关，系统进入起动阶段。

步骤2、起动发电控制器内部采样调理电路及位置转速调理电路接收由电压、电流及位置传感器输出的混合励磁变频交流起动发电机三相电压、电枢电流、励磁电流及转子位置信号，并对其进行处理后输入至数字信号处理器。数字信号处理器输出相应的控制信号分别控制三相全桥逆变器及励磁功率电路的输出。

步骤3、起动发电控制器通过位置传感器对混合励磁变频交流起动发电机的转速进行实时检测。若混合励磁变频交流起动发电机带动发动机转速达到阈值n_p，则发动机点火；若在预设的完全起动时间t₁内，混合励磁变频交流起动发电机带动发动机转速达到第二阈值n₂，则起动成功，数字信号处理器输出信号断开外部起动开关，数字信号处理器还输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₂组，转步骤4；若在预设的完全起动时间t₁内，混合励磁变频交流起动发电机带动发动机转速未达到第二阈值n₂，则起动失败，数字信号处理器输出信号断开外部起动开关，数字信号处理器还输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₂组，转步骤5。

图5为起动阶段系统控制原理图。采用基于逆变器电压补偿的矢量控制方法，并根据电机运行状态控制励磁电流。当系统进入起动阶段时，励磁电流首先由外部控制器电源提供。根据位置传感器检测混合励磁变频交流起动发电机的实时转速，在达到转速第一阈值n₁之前，数字信号处理器输出励磁功率的驱动信号使所施加的励磁电流保持于预设的完全起动励磁电流给定值，电机输出恒定转矩；在达到第一阈值n₁之后，数字信号处理器输出控制信号接通励磁继电器，根据电机电枢电流、实时转速调节励磁电流的大小，直到电机转速达到第二阈值n₂。具体方法是将给定基准转速ω*与反馈的实际转速ω比较后经过第一PI调节器进行计算后输出交轴电流给定值i_q*，根据检测到的两相电枢电流i_a、i_b计算出三相电枢电流i_a、i_b、i_c并经坐标变换得到交轴电流的反馈值i_q和直轴电流的反馈值i_d，将交轴电流给定值i_q*及直轴电流给定值i_d*＝0分别和其反馈值i_q、i_d进行比较后经第二、第三PI调节器进行计算后输出交轴电压调节量u_q和直轴电压调节量u_d，将交轴电压调节量u_q和直轴电压调节量u_d进行坐标变换得到电压调节量u、u，数字信号处理器根据电压调节量u、u及所需的电压补偿生成空间矢量脉宽调制波(SVPWM)经第一驱动放大隔离电路后驱动三相全桥逆变电路中的功率开关管(Q1～Q6)。对于励磁的控制方法具体来说：在检测到电机未达到第一阈值n₁时，由ω和I_f的关系I_f＝f(ω,i_q)可得到完全起动励磁电流给定值I_f*，将由实际检测得到的励磁电流I_f与该给定值I_f*比较后经PI调节器进行计算后得到占空比D的大小，数字信号处理器根据占空比D输出对应的PWM信号经第二驱动放大隔离电路后控制励磁功率变换电路中的功率开关管；当位置传感器检测电机转速达到第二阈值n₂之后，根据电机电枢电流、实时转速来调节励磁电流的大小。具体方法是根据采样得到的电机转速ω及其交轴电流i_q，由I_f＝f(ω,i_q)可得到所需要的励磁电流给定值I_f*，将由实际检测得到的励磁电流I_f与该给定值I_f*比较后经PI调节器进行计算后得到占空比D的大小，数字信号处理器根据占空比D输出对应的PWM信号经第二驱动放大隔离电路后控制励磁功率变换电路中的功率开关管。

为了保证前后名称一致性，n1我都用第一阈值作为名称，请注意。

步骤4、起动发电控制器通过位置传感器检测混合励磁变频交流起动发电机实时转速，若转速达到第三阈值n₃，起动发电控制器调节输出电压稳定在基准值，此后数字信号处理器输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₃组，系统进入正常发电状态。

起动向发电切换阶段从起动开关断开开始到转换开关掷于触点S₃组为止。当检测到起混合励磁变频交流起动发电机的实时转速达到第二阈值n₂后，数字信号处理器不再输出三相全桥逆变器与励磁功率电路的驱动信号，同时数字信号处理器输出外部起动开关与转换开关的控制信号，断开起动开关并将转换开关掷于触点S₂组。电机在发动机的带动下继续加速，当位置传感器检测到电机转速达到第三阈值n₃时，数字信号处理器将采样得到的实际电压与基准电压进行比较，并控制输出PWM信号经第二驱动放大隔离电路后作为励磁功率电路的驱动，以调节输出电压至所要求的基准值，在检测到输出电压达到基准值时，数字信号处理器输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₃组，完成起动向发电的转换。

图6所示为发电阶段系统控制原理图。发电过程，采用基于输出电压频率变化的分段PI控制方法，并加入负载电流补偿环。该方法基本环为电压外环、励磁电流内环：通过给定基准电压U_ref与反馈电压U_o的比较，经第四PI调节器计算输出励磁电流调节量I′_f。数字信号处理器根据第一、二及三电压传感器所检测到的三相电压采用基于频率跟踪的有效值计算方法得到三相电压有效值U_a、U_b、U_c，反馈电压U_o＝(U_a+U_b+U_c)/3；励磁电流反馈环通过检测励磁电流I_f和给定励磁电流I″_f的比较，经过第五PI调节器计算输出占空比，数字信号处理器根据占空比生成PWM信号，经第二驱动放大隔离电路后输出驱动信号T₁和T₂，驱动励磁回路的四个开关管。当T₁占空比值大于T₂时，通入正向励磁电流；当T₁占空比小于T₂时，通入反向励磁电流。励磁电流补偿方法是通过检测输出负载电流值i_a、i_b，计算出需要的励磁电流量ΔI′_f，与电压环计算得到的励磁电流调节量I′_f相加，得到励磁电流环的给定量I″_f。该方法还根据输出电压的频率来选择合适的PI参数，具体是数字信号处理器首先检测输出电压的频率f，然后判断频率所处的区间。对于变频交流发电系统，可将频率分为低频、中频与高频三个区间，由数字信号处理器判断输出电压频率所处区间，然后调节PI参数。

进一步的若系统发电运行中出现故障，数字信号处理器输出励磁功率电路的驱动信号，使得励磁功率电路输出负向励磁，对电机进行灭磁；数字信号处理器还输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₂组，待故障信号解除时，起动发电控制器调节输出电压稳定在基准值，此后数字信号处理器输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₃组，系统进入正常发电阶段。

图2为本发明的混合励磁变频交流起动发电系统实施例2，由混合励磁变频交流起动发电机，用于检测励磁电流的第一电流传感器，用于检测电枢电流的第二、三电流传感器，三个电压传感器，位置传感器，转换开关，起动开关及起动发电控制器构成。与实施例1相比，所述混合励磁变频交流起动发电机移除了励磁机，电机的三相电枢绕组还经顺次连接的励磁继电器、整流滤波器为励磁功率电路提供电源。起动阶段的整个过程中，电机的励磁由外部控制电源提供。当检测到电机实时转速达到第三阈值n₃，数字信号处理器输出励磁继电器控制端信号，接通励磁继电器，电机的励磁由电机自行产生，起动发电控制器调节输出电压稳定在基准值，此后数字信号处理器输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₃组，系统进入正常发电状态。

进一步的若系统发电运行中出现故障，数字信号处理器输出控制信号断开励磁继电器，电机的励磁改由控制器电源提供，同时数字信号处理器还输出励磁功率电路的驱动信号，使得励磁功率电路输出负向励磁，对电机进行灭磁；数字信号处理器还输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₂组，待故障信号解除时，接通励磁继电器，起动发电控制器调节输出电压稳定在基准值，此后数字信号处理器输出控制信号使外部转换开关掷于触点S₃组，系统进入正常发电阶段。

步骤5、起动失败，经过预设的等待时间t₂后，重新进行起动，转步骤1。

所述转速阈值大小关系：n_p<n₁<n₂<n₃。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种混合励磁变频交流起动发电系统，其特征在于：包括混合励磁变频交流起动发电机、转换开关、起动开关及起动发电控制器；以及用于检测励磁电流的第一电流传感器，用于检测电枢电流的第二、三电流传感器，用于检测电枢电压的三个电压传感器和用于检测混合励磁变频交流起动发电机的转子位置的位置传感器；

所述混合励磁变频交流起动发电机由发动机直接驱动；所述混合励磁变频交流起动发电机的转子位置、三相电压、电枢电流及励磁电流信号由位置传感器及电压电流传感器采样后输入至起动发电控制器；

所述励磁机的输出端以及混合励磁电机的励磁绕组的两端共同连接到起动发电控制器上；所述混合励磁电机的电枢绕组经转换开关分别与交流负载及起动发电控制器相连，转换开关包括3组触点，混合励磁电机每相绕组对应3个触点，转换开关初始掷于连接起动发电控制器的一组触点。

2.根据权利要求1所述的混合励磁变频交流起动发电系统，其特征在于：所述混合励磁变频交流起动发电机由励磁机与混合励磁电机共同构成，励磁机的输出端以及混合励磁电机的励磁绕组的两端共同连接到起动发电控制器上；或者所述混合励磁变频交流起动发电机为混合励磁电机，混合励磁电机的励磁绕组的两端以及电枢绕组的输出端连接到起动发电控制器上。

3.根据权利要求2所述的混合励磁变频交流起动发电系统，其特征在于：所述的起动发电控制器包括：采样调理电路、位置转速调理电路、两路驱动放大隔离电路、励磁继电器、整流滤波器、励磁功率电路、三相全桥逆变器、防反二极管、母线电容、内部辅助电源及数字信号处理器；

其中，内部辅助电源的输入由外部控制器电源与防反二极管串联后提供，其输出与起动发电控制器内的其他用电部件包括：采样调理电路、位置转速调理电路、驱动放大隔离电路及数字信号处理器相连，内部辅助电源的输入端还与整流滤波器的输出端相连，整流滤波器的输入由励磁机的输出经一励磁继电器后提供；

所述起动电源并联一母线电容后连接到三相全桥逆变器输入端，在其正极上连接一外部起动开关；

数字信号处理器，其输入端分别与采样调理电路、位置转速调理电路相连，其输出端分别与励磁继电器、励磁功率电路及三相全桥逆变器的控制端信号连接，其输出还与外部起动开关和转换开关的控制端信号连接。

4.一种混合励磁变频交流起动发电系统控制方法，其特征在于：

所述起动发电系统在起动过程中采用基于逆变器电压补偿的矢量控制方法并根据电机电枢电流、实时转速调节励磁电流；当系统进入起动阶段时，励磁电流首先由控制器电源提供，励磁电流的控制由起动发电控制器根据位置传感器检测混合励磁变频交流起动发电机的实时转速，在达到第一转速阈值之前，数字信号处理器输出励磁功率的驱动信号使所施加的励磁电流保持于预设的完全起动励磁电流给定值，混合励磁变频交流起动发电机输出恒定转矩；在达到第一转速阈值之后，接通励磁继电器，并且根据电机电枢电流、实时转速调节励磁电流，直到转速达到第二阈值；电枢电流的控制采用直轴电流i_d＝0矢量控制方法，数字信号处理器根据电压调节量及三相全桥逆变器所需的电压补偿生成三相全桥逆变器的控制端信号。

5.根据权利要求4所述的混合励磁变频交流起动发电系统控制方法，其特征在于：当检测到混合励磁变频交流起动发电机的实时转速达到第二阈值后，数字信号处理器关断三相全桥逆变器与励磁功率电路的驱动信号，同时输出外部起动开关与转换开关的控制信号，断开起动开关并将转换开关掷于空触点组；当电机转速达到第三阈值时，起动发电控制器调节输出电压稳定在基准值，此后数字信号处理器输出控制信号使外部转换开关掷于交流负载触点组，完成起动向发电的转换。

6.根据权利要求4所述的混合励磁变频交流起动发电系统控制方法，其特征在于：所述起动发电系统在发电运行状态采用基于输出电压频率变化的分段PI控制方法，并加入负载电流补偿环；该方法基本环为电压外环、励磁电流内环，通过检测负载电流的大小，为励磁电流环的调节增加一个前馈补偿；通过检测输出电压频率，将频率分为低频、中频与高频三个区间，由数字信号处理器判断输出电压频率所处区间，然后选取相应的PI参数。