CN114977918A - 一种三级式电机起发系统及其励磁电压数字式调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种三级式电机起发系统及其励磁电压数字式调节方法，系统包括三级式电机和起动/发电控制器；起动/发电控制器中，H桥和三相全桥的控制端分别连接到起动/发电一体化脉宽调制器，H桥的输出连接到三级式电机的励磁机定子绕组，三相全桥的输出通过起动/发电主发转换接触器连接到三级式电机的主发电机定子绕组；起动/发电励磁转换接触器的起动输入端与外部电源连接，发电输入端依次经过AC/DC转换器和发电控制继电器与三级式电机的永磁机定子绕组连接，输出端连接到H桥的输入端。本发明实施例提供的技术方案，解决了现有起动/发电系统中H桥利用率低，发电过程中所用的模拟调压电路参数调整困难、瞬态特性差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及但不限于交流电机控制技术领域，尤指一种三级式电机起发系统及其励磁电压数字式调节方法。
背景技术
国内航空无刷交流电源系统中普遍采用三级式电机实现航空发动机的起动和发电功能。三级式电机主要由永磁机、励磁机、旋转整流器以及主发电机四部分组成，如图1所示，为传统三级式电机起动/发电系统的结构示意图。在起动时，起动控制器通过控制H桥电路将直流电逆变成单相交流电给励磁机供电，该单相交流电在励磁机转子绕组感应出电动势，由此产生的三相电流通过旋转整流器整流后给主发转子提供励磁电流，同时起动控制器通过三相全桥逆变电路给主发定子绕组提供变频交流电，实现三级式电机的变频起动。在发电时发动机带动电机旋转，发电控制器中模拟调压电路通过检测主发电机定子端电压，产生一个锯齿波电压并与设定的参考电压值比较，产生脉宽调制波控制串联在励磁回路中功率管的开通和关断，实现励磁电压调节，从而达到调节输出电压的目的。
传统的模拟调压电路具有调整参数困难、不易获得适应于多状态的调压器参数、瞬态特性差等缺点。在结构上，发电励磁电压调节电路与起动励磁电压调节电路相互独立，起动/发电系统复杂度较高。此外，起动/发电系统长时间处于发电状态，用于起动励磁电压控制的H桥在发电过程中处于闲置状态，利用率低。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种三级式电机起发系统及其励磁电压数字式调节方法，以解决现有起动/发电系统中H桥利用率低，发电过程中所用的模拟调压电路参数调整困难、瞬态特性差等问题。
本发明的技术方案：本发明实施例提供一种三级式电机起发系统，包括：三级式电机和起动/发电控制器；所述起动/发电控制器中包括：起动/发电主发转换接触器、起动/发电励磁转换接触器、发电控制继电器、起动/发电一体化脉宽调制器，以及H桥，三相全桥和AC/DC转换器；
其中，所述H桥和三相全桥的控制端分别连接到起动/发电一体化脉宽调制器，H桥的输出连接到三级式电机的励磁机定子绕组，三相全桥的输出通过起动/发电主发转换接触器连接到三级式电机的主发电机定子绕组；
所述起动/发电励磁转换接触器的起动输入端与外部电源连接，发电输入端依次经过AC/DC转换器和发电控制继电器与三级式电机的永磁机定子绕组连接，输出端连接到H桥的输入端。
可选地，如上所述的三级式电机起发系统中，
所述三级式电机起发系统，用于在起动过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到起动端，以通过三相全桥向主发电机进行起动供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到起动端，控制发电控制接触器断开，以采用外部电源经过起动/发电励磁转换接触器和H桥向励磁机进行起动供电；
所述三级式电机起发系统，还用于在发电过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到发电端，以通过主发电机向外部发电负载进行发电供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到发电端，控制发电控制接触器接通，采用永磁机输出的交流电经发电控制继电器、AC/DC、起动发电励磁转换接触器和H桥后向励磁机进行发电供电。
可选地，如上所述的三级式电机起发系统中，所述起动/发电控制器还包括：A/D转换器；
所述A/D转换器与起动/发电一体化脉宽调制器连接，用于采集位于主发电机定子绕组输出端的调压点电压，并将采集到的调压点电压传输给起动/发电一体化脉宽调制器进行调压。
可选地，如上所述的三级式电机起发系统中，所述H桥包括并联的两个桥臂，每个桥臂中分别包括串联的上管和下管，且每个桥臂中上管与下管之间为H桥的输出端；
所述三级式电机起发系统在起动过程向励磁机进行起动供电的方式为：具体用于通过起动/发电一体化脉宽调制器得到H桥各功率管的开通和关断时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管与另一个桥臂(B桥臂)的下管以及另一个桥臂(B桥臂)的上管与一个桥臂(A桥臂)的下管进行交替开通和关断，从而将外部电源电压逆变成单相交流电，给励磁机定子绕组提供起动励磁电压。
可选地，如上所述的三级式电机起发系统中，
所述三级式电机起发系统在发电过程向励磁机进行起动供电的方式为：具体用于利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管开通和关断，给励磁机定子绕组提供发电励磁电压，以实现调节三级式电机输出的调压点电压的目的。
本发明实施例还提供一种三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法，采用如上述任一项所述的三级式电机起发系统执行励磁电压数字式调节方法，包括：
步骤A，在起动过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到起动端，以通过三相全桥向主发电机进行起动供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到起动端，控制发电控制接触器断开，以采用外部电源经过起动/发电励磁转换接触器和H桥向励磁机进行起动供电；
步骤B，在发电过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到发电端，以通过主发电机向外部发电负载进行发电供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到发电端，控制发电控制接触器接通，采用永磁机输出的交流电经发电继电器、AC/DC、起动发电励磁转换接触器和H桥后向励磁机进行发电供电。
可选地，如上所述的三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法中，所述步骤A包括：
步骤1，起动/发电控制器接收到起动指令，控制起动/发电励磁换接触器、起动/发电主发转换接触器切换到起动状态、发电控制继电器断开；
步骤2，起动/发电一体化脉宽调制器采用SPWM调制算法得到H桥各功率管的开通和关断时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管与另一个桥臂(B桥臂)的下管以及另一个桥臂(B桥臂)的上管与一个桥臂(A桥臂)的下管进行交替开通和关断，将外部电源电压逆变成单相交流电，给励磁机定子绕组提供起动励磁电压；同时，起动/发电一体化脉宽调制器采用SVPWM调制算法得到三相全桥各开关管开通和关断时间，通过三相全桥逆变电路给主发电机定子绕组提供变频交流电，三级式电机在励磁电压和主发电压的共同作用下进行起动。
可选地，如上所述的三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法中，所述步骤B包括：
步骤3，起动/发电控制器接收到发电指令，控制发电控制继电器接通，并且控制起动/发电励磁转换接触器和起动/发电主发转换接触器切换到发电状态；
步骤4，利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管开通和关断，给励磁机定子绕组提供发电励磁电压，以实现调节三级式电机输出的调压点电压的目的。
可选地，如上所述的三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法中，还包括：
步骤C，三级式电机起发系统在发电状态突发卸载时，利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥的一个桥臂(A桥臂)的下管和另一个桥臂(B桥臂)的上管开通，H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管关断，以给励磁机定子绕组施加反向电压，使励磁电流快速下降，加快卸载的过渡过程。
本发明的有益效果：本发明实施例提供一种三级式电机起发系统及其励磁电压数字式调节方法。传统模拟调压器通过电子器件进行参数调节，存在调节过程复杂，调节参数最优化困难等问题，普适性较差，系统瞬态性较差；针对传统模拟调压器存在的上述问题，以及针对当前起动/发电系统中H桥利用率低，发电过程中所用的模拟调压电路参数调整困难、瞬态特性差等问题，本发明提出一种利用起动用H桥功率拓扑电路替代传统模拟调压电路来完成三级式电机发电过程中励磁电压调节的数字式电压调节方法，该数字式电压调节方法通过A/D转换器采集调压点电压，经控制算法调节后得到H桥各功率管的开通和关断时间，由此来控制发电过程中励磁机电压，进而达到调压的目的。本发明实施例提供的技术方案可以降低三级式电机起发系统的复杂度，实现发电过程中电压数字化调节，提高发电过程的瞬态特性及可靠性；并且可以提高H桥功率拓扑电路的利用率及系统的瞬态特性，简化调压参数整定过程。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为传统三级式电机起动/发电系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种三级式电机起发系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的三级式电机起发系统中H桥的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
上述背景技术中已经说明，传统的模拟调压电路具有调整参数困难、不易获得适应于多状态的调压器参数、瞬态特性差等缺点。另外，起动/发电系统长时间处于发电状态，用于起动励磁电压控制的H桥在发电过程中处于闲置状态，利用率低。
为增加系统可靠性，提高起动/发电系统的功率密度，需要开展起动/发电系统励磁电压一体化数字式调节方法研究。针对该需求，本发明实施例提供一种三级式电机起发系统及其励磁电压数字式调节方法。
本发明实施例提供的三级式电机起发系统及其励磁电压数字式调节方法，是一种利用起动用H桥功率拓扑电路替代传统模拟调压电路来完成三级式电机发电过程中励磁电压调节，实现起动/发电励磁电压一体化调节的数字调压方法。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图2为本发明实施例提供的一种三级式电机起发系统的结构示意图。本发明实施例提供的三级式电机起发系统，主要包括：三级式电机和起动/发电控制器；其中，起动/发电控制器中包括：起动/发电主发转换接触器、起动/发电励磁转换接触器、发电控制继电器、起动/发电一体化脉宽调制器，以及H桥，三相全桥和AC/DC转换器。
如图2所示三级式电机起发系统的结构中，H桥和三相全桥的控制端分别连接到起动/发电一体化脉宽调制器，H桥的输出连接到三级式电机的励磁机定子绕组，三相全桥的输出通过起动/发电主发转换接触器连接到三级式电机的主发电机定子绕组。
起动/发电励磁转换接触器的起动输入端与外部电源连接，发电输入端依次经过AC/DC转换器和发电控制继电器与三级式电机的永磁机定子绕组连接，输出端连接到H桥的输入端。
本发明实施例提供的上述三级式电机起发系统的起动方式为：在起动过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到起动端，以通过三相全桥向主发电机进行起动供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到起动端，控制发电控制接触器断开，以采用外部电源经过起动/发电励磁转换接触器和H桥向励磁机进行起动供电。
本发明实施例提供的上述三级式电机起发系统的发电方式为：在发电过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到发电端，以通过主发电机向外部发电负载进行发电供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到发电端，控制发电控制接触器接通，采用永磁机输出的交流电经发电控制继电器、AC/DC、起动发电励磁转换接触器和H桥后向励磁机进行发电供电。
如图1所示三级式电机起发系统的结构中，起动/发电控制器还可以包括：A/D转换器。
该A/D转换器与起动/发电一体化脉宽调制器连接，其可以采集位于主发电机定子绕组输出端的调压点电压，并将采集到的调压点电压传输给起动/发电一体化脉宽调制器进行调压。
如图3所示，为本发明实施例提供的三级式电机起发系统中H桥的结构示意图。本发明实施例中的H桥可以包括并联的两个桥臂，每个桥臂中分别包括串联的上管和下管，且每个桥臂中上管与下管之间为H桥的输出端。
基于图3所示H桥的使用，本发明实施例中三级式电机起发系统在起动过程向励磁机进行起动供电的方式为：通过起动/发电一体化脉宽调制器得到H桥各功率管的开通和关断时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管与另一个桥臂(B桥臂)的下管以及另一个桥臂(B桥臂)的上管与一个桥臂(A桥臂)的下管进行交替开通和关断，从而将外部电源电压逆变成单相交流电，给励磁机定子绕组提供起动励磁电压；同时，起动/发电一体化脉宽调制器采用SVPWM调制算法得到三相全桥各开关管开通和关断时间，通过三相全桥逆变电路给主发电机定子绕组提供变频交流电，三级式电机在励磁电压和主发电压的共同作用下进行起动。
需要说明的是，在对H桥的上述控制方式中，一组管开通，同时另一组管关闭，执行交替开通和关闭。
基于图3所示H桥的使用，本发明实施例中三级式电机起发系统在发电过程向励磁机进行起动供电的方式为：利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管开通和关断，给励磁机定子绕组提供发电励磁电压，以实现调节三级式电机输出的调压点电压的目的。
基于本发明上述实施例提供的三级式电机起发系统，本发明实施例还提供一种三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法，在具体实施例中，采用本发明上述任一实施例提供的三级式电机起发系统执行励磁电压数字式调节方法。
本发明实施例提供的三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法，是一种通过采集相关的特征量，经过一定的控制算法后输出电压给定占空比，控制H桥功率电路中各功率管的开通和关断，实现起动和发电时励磁电压调节的方法。该磁电压数字式调节方法可以包括如下步骤：
步骤A，在起动过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到起动端，以通过三相全桥向主发电机进行起动供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到起动端，控制发电控制接触器断开，以采用外部电源经过起动/发电励磁转换接触器和H桥向励磁机进行起动供电；
步骤B，在发电过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到发电端，以通过主发电机向外部发电负载进行发电供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到发电端，控制发电控制接触器接通，采用永磁机输出的交流电经发电继电器、AC/DC、起动发电励磁转换接触器和H桥后向励磁机进行发电供电。
本发明实施例在具体实现中，上述步骤A中的起动过程具体包括如下实施步骤：
步骤1，起动/发电控制器接收到起动指令，控制起动/发电励磁换接触器、起动/发电主发转换接触器切换到起动状态、发电控制继电器断开；
步骤2，起动/发电一体化脉宽调制器采用SPWM调制算法得到H桥各功率管的开通和关断时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管与另一个桥臂(B桥臂)的下管以及另一个桥臂(B桥臂)的上管与一个桥臂(A桥臂)的下管进行交替开通和关断，将外部电源电压逆变成单相交流电，给励磁机定子绕组提供起动励磁电压；同时，起动/发电一体化脉宽调制器采用SVPWM调制算法得到三相全桥各开关管开通和关断时间，通过三相全桥逆变电路给主发电机定子绕组提供变频交流电，三级式电机在励磁电压和主发电压的共同作用下进行起动。
本发明实施例在具体实现中，上述步骤B中的起动过程具体包括如下实施步骤：
步骤3，起动/发电控制器接收到发电指令，控制发电控制继电器接通，并且控制起动/发电励磁转换接触器和起动/发电主发转换接触器切换到发电状态；
步骤4，利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节(输出为励磁机电压幅值)，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管开通和关断，给励磁机定子绕组提供发电励磁电压，以实现调节三级式电机输出的调压点电压的目的。
本发明实施例提供的励磁电压数字式调节方法，还可以包括：
步骤C，三级式电机起发系统在发电状态突发卸载时，利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥的一个桥臂(A桥臂)的下管和另一个桥臂(B桥臂)的上管开通，H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管关断，以给励磁机定子绕组施加反向电压，使励磁电流快速下降，加快卸载的过渡过程。
需要说明的是，在上述步骤C的卸载过渡过程中，调压点电压回落到额定电压时，恢复正常调压状态，使调压点稳定在额定电压。
传统模拟调压器通过电子器件进行参数调节，存在调节过程复杂，调节参数最优化困难等问题，普适性较差，系统瞬态性较差。针对传统模拟调压器存在的上述问题，以及针对当前起动/发电系统中H桥利用率低，发电过程中所用的模拟调压电路参数调整困难、瞬态特性差等问题，本发明提出一种利用起动用H桥功率拓扑电路替代传统模拟调压电路来完成三级式电机发电过程中励磁电压调节的数字式电压调节方法，该数字式电压调节方法通过A/D转换器采集调压点电压，经控制算法调节后得到H桥各功率管的开通和关断时间，由此来控制发电过程中励磁机电压，进而达到调压的目的。本发明实施例提供的技术方案可以降低三级式电机起发系统的复杂度，实现发电过程中电压数字化调节，提高发电过程的瞬态特性及可靠性；并且可以提高H桥功率拓扑电路的利用率及系统的瞬态特性，简化调压参数整定过程。
以下通过一个具体实施示例对本发明实施例提供的三级式电机起发系统及其励磁电压数字式调节方法的实施方式进行说明。
如图2和图3所示，本实施示例提供的三级式电机起发系统的结构在上述实施例中已经具体说明，再次不再赘述。本发明实施例采用如图2所示三级式电机起发系统执行励磁电压数字式调节方法的具体步骤包括：
步骤1，当起动/发电控制器接收到起动指令，控制起动/发电励磁换接触器、起动/发电主发转换接触器切换到起动状态、发电控制继电器断开；
步骤2，起动/发电一体化脉宽调制器采用SPWM调制算法得到H桥各功率管的开通和关断时间，控制H桥中A桥臂的上管与B桥臂的下管以及B桥臂的上管与A桥臂的下管进行交替开通和关断，将270V外部电源电压逆变为150V/400Hz的单相交流电，给励磁机定子绕组提供起动励磁电压；同时，起动/发电一体化脉宽调制器采用SVPWM调制算法得到三相全桥各开关管开通和关断时间，通过三相全桥逆变电路给主发电机定子绕组提供变频交流电，三级式电机在励磁电压和主发电压的共同作用下进行起动。
步骤3，当起动/发电控制器接收到发电指令，控制发电控制继电器接通，并且控制起动/发电励磁转换接触器和起动/发电主发转换接触器切换到发电状态；
步骤4，利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压115V做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节(输出为励磁机电压幅值)，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，其中所用PI调节器比例系数Kp为0.03，积分系数Ki为0.04；起动/发电系统在发电状态稳定运行时，控制H桥中A桥臂的上管和B桥臂的下管开通和关断，给励磁机定子绕组提供发电励磁电压，以实现调节三级式电机输出的调压点电压的目的。
步骤5，三级式电机起发系统在发电状态突发卸载时，利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压115V做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥中A桥臂的下管和B桥臂的上管开通，H桥中A桥臂的上管和B桥臂的下管关断，以给励磁机定子绕组施加反向电压，使励磁电流快速下降，加快卸载的过渡过程；在卸载过渡过程的调压点电压回落到115V时，恢复正常调压状态，使调压点稳定在115V。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种三级式电机起发系统，其特征在于，包括：三级式电机和起动/发电控制器；所述起动/发电控制器中包括：起动/发电主发转换接触器、起动/发电励磁转换接触器、发电控制继电器、起动/发电一体化脉宽调制器，以及H桥，三相全桥和AC/DC转换器；
其中，所述H桥和三相全桥的控制端分别连接到起动/发电一体化脉宽调制器，H桥的输出连接到三级式电机的励磁机定子绕组，三相全桥的输出通过起动/发电主发转换接触器连接到三级式电机的主发电机定子绕组；
所述起动/发电励磁转换接触器的起动输入端与外部电源连接，发电输入端依次经过AC/DC转换器和发电控制继电器与三级式电机的永磁机定子绕组连接，输出端连接到H桥的输入端。
2.根据权利要求1所述的三级式电机起发系统，其特征在于，
所述三级式电机起发系统，用于在起动过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到起动端，以通过三相全桥向主发电机进行起动供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到起动端，控制发电控制接触器断开，以采用外部电源经过起动/发电励磁转换接触器和H桥向励磁机进行起动供电；
所述三级式电机起发系统，还用于在发电过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到发电端，以通过主发电机向外部发电负载进行发电供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到发电端，控制发电控制接触器接通，采用永磁机输出的交流电经发电控制继电器、AC/DC、起动发电励磁转换接触器和H桥后向励磁机进行发电供电。
3.根据权利要求2所述的三级式电机起发系统，其特征在于，所述起动/发电控制器还包括：A/D转换器；
所述A/D转换器与起动/发电一体化脉宽调制器连接，用于采集位于主发电机定子绕组输出端的调压点电压，并将采集到的调压点电压传输给起动/发电一体化脉宽调制器进行调压。
4.根据权利要求3所述的三级式电机起发系统，其特征在于，所述H桥包括并联的两个桥臂，每个桥臂中分别包括串联的上管和下管，且每个桥臂中上管与下管之间为H桥的输出端；
所述三级式电机起发系统在起动过程向励磁机进行起动供电的方式为：具体用于通过起动/发电一体化脉宽调制器得到H桥各功率管的开通和关断时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管与另一个桥臂(B桥臂)的下管以及另一个桥臂(B桥臂)的上管与一个桥臂(A桥臂)的下管进行交替开通和关断，从而将外部电源电压逆变成单相交流电，给励磁机定子绕组提供起动励磁电压。
5.根据权利要求4所述的三级式电机起发系统，其特征在于，
所述三级式电机起发系统在发电过程向励磁机进行起动供电的方式为：具体用于利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管开通和关断，给励磁机定子绕组提供发电励磁电压，以实现调节三级式电机输出的调压点电压的目的。
6.一种三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法，其特征在于，采用如权利要求1～5中任一项所述的三级式电机起发系统执行励磁电压数字式调节方法，包括：
步骤A，在起动过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到起动端，以通过三相全桥向主发电机进行起动供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到起动端，控制发电控制接触器断开，以采用外部电源经过起动/发电励磁转换接触器和H桥向励磁机进行起动供电；
步骤B，在发电过程中，控制起动/发电主发转换接触器切换到发电端，以通过主发电机向外部发电负载进行发电供电；并控制起动/发电励磁转换接触器切换到发电端，控制发电控制接触器接通，采用永磁机输出的交流电经发电继电器、AC/DC、起动发电励磁转换接触器和H桥后向励磁机进行发电供电。
7.根据权利要求6所述的三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法，其特征在于，所述步骤A包括：
步骤1，起动/发电控制器接收到起动指令，控制起动/发电励磁换接触器、起动/发电主发转换接触器切换到起动状态、发电控制继电器断开；
步骤2，起动/发电一体化脉宽调制器采用SPWM调制算法得到H桥各功率管的开通和关断时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管与另一个桥臂(B桥臂)的下管以及另一个桥臂(B桥臂)的上管与一个桥臂(A桥臂)的下管进行交替开通和关断，将外部电源电压逆变成单相交流电，给励磁机定子绕组提供起动励磁电压；同时，起动/发电一体化脉宽调制器采用SVPWM调制算法得到三相全桥各开关管开通和关断时间，通过三相全桥逆变电路给主发电机定子绕组提供变频交流电，三级式电机在励磁电压和主发电压的共同作用下进行起动。
8.根据权利要求7所述的三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法，其特征在于，所述步骤B包括：
步骤3，起动/发电控制器接收到发电指令，控制发电控制继电器接通，并且控制起动/发电励磁转换接触器和起动/发电主发转换接触器切换到发电状态；
步骤4，利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管开通和关断，给励磁机定子绕组提供发电励磁电压，以实现调节三级式电机输出的调压点电压的目的。
9.根据权利要求8所述的三级式电机起发系统的励磁电压数字式调节方法，其特征在于，还包括：
步骤C，三级式电机起发系统在发电状态突发卸载时，利用A/D转换器采集调压点电压并传输给起动/发电一体化脉宽调制器，起动/发电一体化脉宽调制器将采集到的调压点电压与调压点额定电压做差，以差值为输入采用PI算法对励磁机电压幅值进行调节，PI算法输出的励磁机电压幅值经SPWM调制算法后得到控制H桥各功率管的开关时间，控制H桥的一个桥臂(A桥臂)的下管和另一个桥臂(B桥臂)的上管开通，H桥一个桥臂(A桥臂)的上管和另一个桥臂(B桥臂)的下管关断，以给励磁机定子绕组施加反向电压，使励磁电流快速下降，加快卸载的过渡过程。
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