RU2249123C1

RU2249123C1 - Method of and device to control starter-generator

Info

Publication number: RU2249123C1
Application number: RU2003117817/06A
Authority: RU
Inventors: В.В. Кашканов (RU); В.В. Кашканов
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-03-27

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to control systems of starter-generator plants of vehicles powered by internal combustion engines. According to invention, at operation of control system of starter-generator made of base of synchronous machine phase currents are measured and results are converted into rotating orthogonal system of coordinates whose one axis is directed along longitudinal axis of machine. Then actual values of currents are compared with preset values which are formed with due account of signal from accelerator pedal pressed-on sensor. Basing of results of comparing instantaneous signs of phase voltage are determined.

EFFECT: minimization of additional (switching) losses in machine and power converter.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления стартер-генераторными устройствами транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.The invention relates to electrical engineering, and in particular to control systems for starter-generator devices of vehicles with internal combustion engines.

Известно устройство (см. [1], стр.194), в котором для поддержания в заряженном состоянии бортовой аккумуляторной батареи автомобиля используется синхронная машина с электромагнитным возбуждением.A device is known (see [1], p. 194), in which a synchronous machine with electromagnetic excitation is used to maintain the vehicle's vehicle battery in a charged state.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с помощью этой синхронной машины.The disadvantage of this device is the inability to start the internal combustion engine (ICE) using this synchronous machine.

Известно так же устройство (европейский патент №0406182 В1, кл. F 02 N 11/04, 1992 г.), в котором синхронная машина с постоянными магнитами используется и для запуска ДВС, и для заряда бортовой аккумуляторной батареи, т.е. она выполняет функции стартера и генератора.A device is also known (European patent No. 0406182 B1, class F 02 N 11/04, 1992), in which a synchronous machine with permanent magnets is used both to start the internal combustion engine and to charge the onboard battery, i.e. It serves as a starter and generator.

Недостатком этого устройства является отсутствие электромагнитного возбуждения и блока оптимизации режимов работы синхронной машины в условиях ограничения по току и напряжению питания для оптимального использования габаритной мощности синхронной машины и установленной мощности силового преобразователя.The disadvantage of this device is the lack of electromagnetic excitation and the optimization unit of the synchronous machine operating conditions under conditions of current and voltage limitations for the optimal use of the overall power of the synchronous machine and the installed power of the power converter.

Кроме того, известно устройство (см. [2], стр.104), в котором синхронная машина с электромагнитным возбуждением работает в частотно-токовой системе автоматического регулирования с номинальным потокосцеплением статора и коэффициентом мощности, равным или близким к единице, во всем диапазоне изменения нагрузок и регулирования скорости за исключением второй зоны (режим ослабления поля).In addition, a device is known (see [2], p. 104) in which a synchronous machine with electromagnetic excitation operates in a frequency-current automatic control system with a nominal stator flux linkage and a power factor equal to or close to unity over the entire range of variation loads and speed control except for the second zone (field weakening mode).

Недостатком этого устройства является работа с неизменным потокосцеплением статора, что не позволяет полностью использовать синхронную машину по мощности и максимально допустимому току и напряжению во всем диапазоне скоростей и нагрузок. Кроме того, не обеспечивается режим минимизации потерь, когда текущие значения скоростей и нагрузок могут быть реализованы не при предельных значениях тока и напряжения.The disadvantage of this device is the work with constant stator flux linkage, which does not allow the synchronous machine to be fully used in terms of power and maximum allowable current and voltage in the entire range of speeds and loads. In addition, the mode of minimizing losses is not provided when the current values of speeds and loads can be realized not at the limiting values of current and voltage.

Наиболее близким техническим решением является способ (патент России №2188964, кл. F 02 N 11/04, опублик. 10.09.2002) и устройство (патент России №2200871, кл. F 02 N 11/04, опублик. 20.03.2003), в котором синхронная машина с электромагнитным возбуждением работает в частотно-токовой системе автоматического регулирования с коэффициентом мощности, равным или близким к единице, во всем диапазоне изменения нагрузок и регулирования скорости с обеспечением выполнения критерия минимума статических потерь в машине.The closest technical solution is the method (Russian patent No. 2188964, class F 02 N 11/04, published. 09/10/2002) and the device (Russian patent No. 2200871, class F 02 N 11/04, published. 03/20/2003) , in which a synchronous machine with electromagnetic excitation operates in a frequency-current automatic control system with a power factor equal to or close to unity over the entire range of load changes and speed control, ensuring that the criterion of minimum static losses in the machine is met.

Недостатком этого устройства является отсутствие минимизации дополнительных (коммутационных) потерь в машине и силовом преобразователе.The disadvantage of this device is the lack of minimization of additional (switching) losses in the machine and power converter.

Решение технической задачи направлено на минимизацию дополнительных (коммутационных) потерь в машине и силовом преобразователе.The solution to the technical problem is aimed at minimizing additional (switching) losses in the machine and power converter.

Для решения поставленной технической задачи измеряют текущие значения напряжения бортовой аккумуляторной батареи, фазных токов и напряжений синхронной машины, а так же скорости и углового положения ротора и с учетом сигнала датчика нажатого состояния педали акселератора автомобиля формируют заданные значения составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям во вращающейся ортогональной системе координат (d, q), ось d которой направлена по продольной оси машины, а так же заданное значение тока возбуждения, которое затем формируют в обмотке возбуждения машины с помощью регулятора тока возбуждения, в функции поддержания коэффициента мощности, равным или близким к единице, затем измеренные фазные токи переводят во вращающуюся ортогональную систему координат (d, q), ось d которой направлена по продольной оси машины, сравнивают их с заданными, определяют знаки отклонений текущих значений токов от заданных и по этим знакам определяют требуемые мгновенные знаки фазных напряжений, при этом, если в данный момент времени ось d находится в секторе -30-+30 электрических градусов относительно оси фазы "А", то знак напряжения фазы "А" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по продольной оси, знак напряжения фазы "В" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по поперечной оси, а знак напряжения фазы "С" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по поперечной оси, если в данный момент времени ось d находится в секторе +30-+90 электрических градусов относительно оси фазы "А", то знак напряжения фазы "А" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по поперечной оси, знак напряжения фазы "В" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по поперечной оси, а знак напряжения фазы "С" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по продольной оси, если в данный момент времени ось d находится в секторе +90-+150 электрических градусов относительно оси фазы "А", то знак напряжения фазы "А" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по поперечной оси, знак напряжения фазы "В" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по продольной оси, а знак напряжения фазы "С" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по поперечной оси, если в данный момент времени ось d находится в секторе +150-+210 электрических градусов относительно оси фазы "А", то знак напряжения фазы "А" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по продольной оси, знак напряжения фазы "В" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по поперечной оси, а знак напряжения фазы "С" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по поперечной оси, если в данный момент времени ось d находится в секторе +210-+270 электрических градусов относительно оси фазы "А", то знак напряжения фазы "А" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по поперечной оси, знак напряжения фазы "В" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по поперечной оси, а знак напряжения фазы "С" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по продольной оси, если в данный момент времени ось d находится в секторе +270-+330 электрических градусов относительно оси фазы "А", то знак напряжения фазы "А" устанавливают совпадающим со знаком отклонения тока по поперечной оси, знак напряжения фазы "В" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по продольной оси, а знак напряжения фазы "С" устанавливают противоположным знаку отклонения тока по поперечной оси.To solve the technical problem, the current values of the voltage of the onboard battery, phase currents and voltages of the synchronous machine are measured, as well as the speed and angular position of the rotor and taking into account the signal of the sensor of the pressed state of the accelerator pedal of the car, the set values of the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes are formed in a rotating orthogonal coordinate system (d, q), the d axis of which is directed along the longitudinal axis of the machine, as well as the specified value of the excitation current, which then They are shaped in the excitation winding of the machine using the excitation current regulator, in the function of maintaining a power factor equal to or close to unity, then the measured phase currents are transferred to a rotating orthogonal coordinate system (d, q), the d axis of which is directed along the longitudinal axis of the machine, compare them with the given ones, they determine the signs of deviations of the current values of currents from the given ones and from these signs determine the required instantaneous signs of phase voltages, and if, at a given moment of time, the d axis is in the sector -30- + 30 electric radii relative to the axis of phase "A", then the sign of the voltage of phase "A" is set to coincide with the sign of the current deviation along the longitudinal axis, the sign of voltage of phase "B" is set to coincide with the sign of current deviation along the transverse axis, and the sign of voltage of phase "C" is set to the opposite the sign of the current deviation along the transverse axis, if at the given moment the d axis is in the sector + 30- + 90 electrical degrees relative to the phase axis "A", then the voltage sign of the phase "A" is set opposite to the sign of the current deviation along the transverse axis, the sign of the voltage phase "B" is set to coincide with the sign of the current deviation along the transverse axis, and the voltage sign of phase "C" is set opposite to the current deviation sign along the longitudinal axis, if at the given moment the axis d is in the sector + 90- + 150 electrical degrees relative to the axis phase "A", then the sign of the voltage of phase "A" is set opposite the sign of the current deviation along the transverse axis, the sign of the voltage of phase "B" is set to coincide with the sign of the current deviation along the longitudinal axis, and the sign of the voltage of phase "C" is set to match com of the current deviation along the transverse axis, if at the given moment the d axis is in the sector + 150- + 210 electric degrees relative to the phase axis "A", then the phase voltage sign "A" is set opposite to the current deviation sign along the longitudinal axis, the phase voltage sign “B” is set opposite to the sign of the current deviation along the transverse axis, and the sign of the phase voltage “C” is set to coincide with the sign of the current deviation along the transverse axis, if at the given moment the d axis is in the sector + 210- + 270 electrical degrees relative to the axis s "A", then the sign of the voltage of phase "A" is set to coincide with the sign of the current deviation along the transverse axis, the sign of voltage of the phase "B" is set opposite to the sign of current deviation from the transverse axis, and the sign of voltage of phase "C" is set to coincide with the sign of current deviation along the longitudinal axis, if at the given moment the axis d is in the sector + 270- + 330 electrical degrees relative to the phase axis "A", then the sign of the voltage of phase "A" is set to coincide with the sign of the current deviation along the transverse axis, the sign of phase voltage "B "install Counterface sign deflection along the longitudinal axis current and phase voltage sign "C" is set opposite to the sign of the current deviation of the transverse axis.

Устройство управления стартер-генератором на базе синхронной машины с электромагнитным возбуждением, реализующее данный способ, является оригинальным техническим решением, т.к. содержит датчик положения, механически связанный с ротором синхронной машины, силовой преобразователь, подключенный через датчики тока и напряжения к фазным обмоткам синхронной машины, при этом выходы датчиков напряжения подключены к первым входам блока формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, который, в свою очередь, своим первым выходом через регулятор тока возбуждения подключен к обмотке возбуждения синхронной машины, в свою очередь, выходы датчиков тока через блок преобразования координат подключены ко вторым входам блока формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, при этом цифровой вход блока преобразования координат через формирователь гармонических функций подключен к выходу датчика положения и ко входу измерителя скорости, выход которого подключен к третьему входу блока формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, при этом второй и третий выходы этого блока подключены соответственно к неинвертирующим входам первого и второго блоков сравнения, инвертирующие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока преобразования координат, при этом выходы первого и второго блоков сравнения через релейные элементы с гистерезисной характеристикой подключены соответственно к первому и второму входам управляемого логического коммутатора, выходы которого подключены непосредственно к входам управления ключевыми элементами силового преобразователя, а третий вход управляемого логического коммутатора подключен непосредственно к выходу датчика положения, который выполнен имеющим на выходе цифровой сигнал в параллельном коде.The control device for the starter-generator based on a synchronous machine with electromagnetic excitation, which implements this method, is an original technical solution, because contains a position sensor mechanically connected with the rotor of the synchronous machine, a power converter connected through current and voltage sensors to the phase windings of the synchronous machine, the outputs of the voltage sensors connected to the first inputs of the unit for generating the set values of the excitation current and the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, which, in turn, is connected via its first output through an excitation current regulator to the excitation winding of a synchronous machine, in turn, the outputs of current sensors h The coordinate conversion unit is connected to the second inputs of the unit for generating the set values of the excitation current and the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes, while the digital input of the coordinate conversion unit through the harmonic function generator is connected to the output of the position sensor and to the input of the speed meter, the output of which is connected to the third input of the unit for generating the set values of the excitation current and the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, while the second and three The outputs of this block are connected respectively to the non-inverting inputs of the first and second comparison blocks, the inverting inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the coordinate conversion block, while the outputs of the first and second comparison blocks through relay elements with a hysteresis characteristic are connected respectively to the first and second inputs managed logical switch, the outputs of which are connected directly to the control inputs of the key elements of the power converter, and the third input of the managed logical switch is connected directly to the output of the position sensor, which is made with an output digital signal in parallel code.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства управления стартер-генератором на базе синхронной машины с электромагнитным возбуждением; на фиг.2 - структурная схема вычислительного блока; на фиг.3 - векторная диаграмма, поясняющая принцип работы.Figure 1 shows a structural diagram of a control device for a starter-generator based on a synchronous machine with electromagnetic excitation; figure 2 is a structural diagram of a computing unit; figure 3 is a vector diagram explaining the principle of operation.

Структурная схема устройства управления стартер-генератором на базе синхронной машины 1 с электромагнитным возбуждением содержит датчик 2 положения, механически связанный с ротором синхронной машины 1, силовой преобразователь 3, подключенный через датчики тока 4 и напряжения 5 к фазным обмоткам синхронной машины 1, при этом выходы датчиков напряжения 5 подключены к первым входам блока 6 формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, который, в свою очередь, своим первым выходом через регулятор 7 тока возбуждения подключен к обмотке возбуждения синхронной машины 1, в свою очередь, выходы датчиков тока 4 через блок 8 преобразования координат подключены ко вторым входам блока 6 формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, при этом цифровой вход блока 8 преобразования координат через формирователь 9 гармонических функций подключен к выходу датчика 2 положения и ко входу измерителя 10 скорости, выход которого подключен к третьему входу блока 6 формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, при этом второй и третий выходы этого блока подключены соответственно к неинвертирующим входам первого 11 и второго 12 блоков сравнения, инвертирующие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока 8 преобразования координат, при этом выходы первого 11 и второго 12 блоков сравнения через релейные элементы 13, 14 с гистерезисной характеристикой подключены соответственно к первому и второму входам управляемого логического коммутатора 15, выходы которого подключены непосредственно к входам управления ключевыми элементами силового преобразователя 3, а третий вход управляемого логического коммутатора 15 подключен непосредственно к выходу датчика положения, который выполнен имеющим на выходе цифровой сигнал в параллельном коде.The structural diagram of the control device for the starter-generator based on a synchronous machine 1 with electromagnetic excitation contains a position sensor 2, mechanically connected to the rotor of the synchronous machine 1, a power converter 3 connected through current sensors 4 and voltage 5 to the phase windings of the synchronous machine 1, while the outputs voltage sensors 5 are connected to the first inputs of the unit 6 for generating the set values of the excitation current and the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, which, in turn, is its first the output through the regulator 7 of the excitation current is connected to the excitation winding of the synchronous machine 1, in turn, the outputs of the current sensors 4 through the coordinate conversion unit 8 are connected to the second inputs of the unit 6 for generating the set values of the excitation current and components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, the digital input of the coordinate conversion unit 8 through the harmonic function generator 9 is connected to the output of the position sensor 2 and to the input of the speed meter 10, the output of which is connected to the third input of the unit and 6 the formation of the specified values of the excitation current and the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, while the second and third outputs of this block are connected respectively to the non-inverting inputs of the first 11 and second 12 comparison blocks, the inverting inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the block 8 coordinate transformation, while the outputs of the first 11 and second 12 comparison units through relay elements 13, 14 with a hysteresis characteristic are connected respectively to the first and second inputs managed logical switch 15, the outputs of which are connected directly to the control inputs of the key elements of the power converter 3, and the third input of the managed logical switch 15 is connected directly to the output of the position sensor, which is made with an output digital signal in parallel code.

Блок 6 формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям содержит третий блок 16 сравнения, инвертирующий вход которого подключен к выходу датчика 10 скорости, а неинвертирующий вход этого блока подключен к выходу задатчика 17 интенсивности; четвертый блок 18 сравнения, подключенный первым входом к уставке 19 напряжения бортовой аккумуляторной батареи, а вторым входом к датчику 20 напряжения бортовой аккумуляторной батареи, подключенной к соответствующим входам питания регулятора 7 тока возбуждения и силового преобразователя 3, при этом выходы третьего 16 и четвертого 18 блоков сравнения подключены соответственно к первому и второму входам блока 21 коммутации, выход которого подключен к первому входу вычислительного блока 22, причем второй вход этого блока подключен к выходу датчика 10 скорости, третьи входы подключены к выходам датчиков 15 фазного напряжения, четвертые входы подключены к выходам блока 8 преобразования координат, а управляющий вход блока 21 коммутации подключен к выходу логического элемента 23 "И", первый вход которого через первый компаратор 24 подключен к выходу датчика 10 скорости, а второй вход через второй компаратор 25 подключен к датчику 26 нажатого состояния педали акселератора автомобиля, причем выход второго компаратора 25, подключен так же ко входу задатчика 17 интенсивности.The unit 6 for generating the set values of the excitation current and the stator current vector components along the longitudinal and transverse axes contains a third comparison unit 16, the inverting input of which is connected to the output of the speed sensor 10, and the non-inverting input of this unit is connected to the output of the intensity adjuster 17; the fourth comparison unit 18, connected by the first input to the on-board battery voltage set point 19, and the second input to the on-board battery voltage sensor 20, connected to the corresponding power inputs of the excitation current controller 7 and power converter 3, while the outputs of the third 16 and fourth 18 blocks comparisons are connected respectively to the first and second inputs of the switching unit 21, the output of which is connected to the first input of the computing unit 22, and the second input of this unit is connected to the output of the sensor Speed indicator 10, the third inputs are connected to the outputs of the phase voltage sensors 15, the fourth inputs are connected to the outputs of the coordinate conversion unit 8, and the control input of the switching unit 21 is connected to the output of the logic element 23 "AND", the first input of which is connected to the output through the first comparator 24 speed sensor 10, and the second input through the second comparator 25 is connected to the sensor 26 of the depressed state of the accelerator pedal of the car, and the output of the second comparator 25 is also connected to the input of the intensity adjuster 17.

Вычислительный блок 22 содержит блоки вычисления входной мощности 27, модуля вектора напряжения 28 и тока 29 статора, блок 30 ограничения коэффициента связи, три блока 31, 32 и 33 суммирования, три блока 34, 35 и 36 сравнения, три пропорциональных регулятора 37, 38 и 39, три блока 40, 41 и 42 масштабирования, блок 43 задания постоянных сигналов, блок 44 вычисления модуля, блок 45 ограничения минимального значения, блоки деления 46 и умножения 47, при этом выход блока 27 вычисления входной мощности через первый блок 34 сравнения и первый пропорциональный регулятор 37 соединен с первым входом первого блока 31 суммирования, второй вход которого является первым входом вычислительного блока 22 и подключен к выходу блока 21 коммутации. Выходы датчиков 5 фазных напряжений статора через последовательно включенные блок 28 вычисления модуля вектора напряжения, второй блок 35 сравнения и второй пропорциональный регулятор 38 подключены к первому входу второго блока 32 суммирования, второй вход которого подключен к блоку 43 задания постоянного сигнала, а третий вход через последовательно включенные третий пропорциональный регулятор 39, третий блок 36 сравнения и блок 29 вычисления модуля вектора тока статора связан с соответствующими выходами блока 8 преобразования координат, и входом блока 44 вычисления модуля, выход которого подключен к первым входам блоков деления 46 и умножения 47, вторые входы которых через блок 30 ограничения коэффициента связи подключены к выходу второго блока 32 суммирования, причем второй вход блока 30 ограничения коэффициента связи подключен к выходу датчика 10 скорости, а выход блока 46 деления через первый блок 40 масштабирования подключен к неинвертирующему входу первого блока 11 сравнения, а через второй блок 41 масштабирования - к первому входу третьего блока 33 суммирования, второй вход которого через третий блок 42 масштабирования подключен к выходу блока 47 умножения, а выход третьего блока 33 суммирования через блок 45 ограничения минимального значения подключен ко входу регулятора 7 тока возбуждения, при этом выходы блока 43 задания постоянных сигналов подключены к соответствующим входам блоков 34, 35 и 36 сравнения, а входы блока 27 вычисления входной мощности подключены к выходам блоков 28, 29 вычисления модулей векторов напряжения и тока статора.The computing unit 22 contains blocks for calculating the input power 27, the voltage vector module 28 and the stator current 29, the coupling coefficient limiting unit 30, three summing blocks 31, 32 and 33, three comparison blocks 34, 35 and 36, three proportional controllers 37, 38 and 39, three scaling units 40, 41 and 42, a constant signal setting unit 43, a module calculation unit 44, a minimum value limiting unit 45, a division unit 46 and a multiplication unit 47, while the output of the input power calculation unit 27 through the first comparison unit 34 and the first 37 soy proportional regulator Inonii to a first input of the first summing unit 31, the second input of which is the first input of the computing unit 22 and connected to the output switching unit 21. The outputs of the sensors 5 of the stator phase voltages through a series-connected voltage vector module calculation unit 28, a second comparison unit 35 and a second proportional controller 38 are connected to the first input of the second summing unit 32, the second input of which is connected to the constant signal setting unit 43, and the third input is connected in series included the third proportional regulator 39, the third comparison unit 36 and the stator current vector module calculation unit 29 is connected to the corresponding outputs of the coordinate transformation unit 8, and the od of the unit calculating unit 44, the output of which is connected to the first inputs of the division units 46 and multiplication 47, the second inputs of which through the coupling coefficient limiting unit 30 are connected to the output of the second summing unit 32, and the second input of the coupling coefficient limiting unit 30 is connected to the output of the speed sensor 10 , and the output of the division unit 46 through the first scaling unit 40 is connected to the non-inverting input of the first comparison unit 11, and through the second scaling unit 41 to the first input of the third summing unit 33, the second input of which through the third scaling unit 42 is connected to the output of the multiplication unit 47, and the output of the third summing unit 33 through the minimum value limiting unit 45 is connected to the input of the excitation current controller 7, while the outputs of the constant signal setting unit 43 are connected to the corresponding inputs of the blocks 34, 35 and 36 comparison, and the inputs of the input power calculation unit 27 are connected to the outputs of the modules 28, 29 for calculating the stator voltage and current vector modules.

Работа устройства, реализующего предлагаемый способ управления, осуществляется следующим образом.The operation of the device that implements the proposed control method is as follows.

При нажатии водителем на педаль акселератора датчик 26 выдает сигнал и компаратор 25 переключается, выдавая единичное напряжение на первый вход логического элемента 23 "И" и на вход задатчика 17 интенсивности. Напряжение на выходе задатчика интенсивности начинает монотонно возрастать, поступая через блок 21 коммутации на первый вход вычислительного блока 22. Выходной сигнал с первого выхода этого блока, являющегося и первым выходом блока 6 формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, поступает на вход регулятора 7 возбуждения, который формирует требуемые значения тока в обмотке возбуждения, а сигналы заданных значений составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, поступающие на неинвертирующие входы первого 11 и второго 12 блоков сравнения соответственно со второго и третьего выходов, сравниваются с их текущими значениями и по результатам сравнения на выходах релейных элементов 13, 14 формируются логические сигналы sign(Δ i_d), sign(Δ i_q) соответственно (описание алгоритма формирования заданных значений токов приведено в приложении).When the driver presses the accelerator pedal, the sensor 26 generates a signal and the comparator 25 switches, issuing a unit voltage to the first input of the logic element 23 "And" and to the input of the intensity adjuster 17. The voltage at the output of the intensity adjuster starts to increase monotonously, coming through the switching unit 21 to the first input of the computing unit 22. The output signal from the first output of this unit, which is also the first output of the unit 6 for generating the set values of the excitation current and components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes , is fed to the input of the excitation controller 7, which generates the required current values in the field winding, and the signals of the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and bottom the river axes arriving at the non-inverting inputs of the first 11 and second 12 comparison blocks from the second and third outputs, respectively, are compared with their current values and, based on the results of the comparison, the logic signals sign (Δ i _d ), sign (Δ i _q ), respectively (a description of the algorithm for generating the set values of currents is given in the appendix).

Работа устройства основана на функционировании векторного токового следящего контура в системе координат (d, q), ось d которой направлена по продольной оси машины. Этот контур образован блоками 3, 4, 8, 11, 12, 13, 14 и 15 (фиг.1). Питание фазных обмоток осуществляется от силового преобразователя 3 с полностью управляемыми ключевыми элементами, которые в зависимости от знака команд управления (signU_j, j=A, В, С) подключают фазные обмотки синхронной машины 1 к плюсовому или минусовому выводам бортовой аккумуляторной батареи, поэтому фазные напряжения силового преобразователя 3, измеренные относительно средней точки, можно записать в видеThe operation of the device is based on the functioning of the vector current follower circuit in the coordinate system (d, q), the d axis of which is directed along the longitudinal axis of the machine. This circuit is formed by blocks 3, 4, 8, 11, 12, 13, 14 and 15 (Fig. 1). The phase windings are powered from the power converter 3 with fully controllable key elements, which, depending on the sign of the control commands (signU _j , j = A, B, C) connect the phase windings of the synchronous machine 1 to the positive or negative terminals of the onboard battery, therefore the phase the voltage of the power transducer 3, measured relative to the midpoint, can be written as

где U_d - напряжение бортовой аккумуляторной батареи.where U _d is the voltage of the onboard battery.

При этом обобщенный вектор U=(uα , uβ ) выходного напряжения такого преобразователя будет описываться уравнениемIn this case, the generalized vector U = (uα, uβ) of the output voltage of such a converter will be described by the equation

где (e_Aα, e_Aβ), (e_Bα, e_Bβ), (e_Cα, e_Cβ) - проекции направляющих орт фаз А, В и С синхронной машины 1 на оси неподвижной ортогональной системы координат (α , β ), ось α которой совпадает с направлением фазы А. На фиг.3 изображены шесть ненулевых векторов U^m, (m=1, ... , 6) выходного напряжения силового преобразователя 3.where (e _Aα , e _Aβ ), (e _Bα , e _Bβ ), (e _Cα , e _Cβ ) are the projections of the _orthing guides of phases A, B and C of synchronous machine 1 on the axis of the fixed orthogonal coordinate system (α, β), the axis α which coincides with the direction of phase A. Figure 3 shows six nonzero vectors U ^m , (m = 1, ..., 6) of the output voltage of the power converter 3.

Отсюда видно, что плоскость α , β можно разбить на шесть секторов, в каждом из которых для раздельного регулирования Δ i_d, Δ i_q достаточно использовать лишь четыре из шести ненулевых векторов U^m (m=1, ... , 6) выходного напряжения силового преобразователя 3. Например, если ротор находится во втором секторе (фиг.3), то переключения ключевых элементов силового преобразователя 3 в состояния, соответствующие U¹ и U³, будут вызывать уменьшение текущего значения Δ i_d, а переключения в состояния, соответствующие U⁴ и U⁶, будут вызывать увеличение текущего значения Δ i_d. Аналогично, переключения в состояния, соответствующие U³ и U⁴, будут вызывать уменьшение текущего значения Δ i_q, а переключения в состояния U¹ и U⁶ будут вызывать увеличение текущего значения Δ i_q. Это обстоятельство и положено в основу алгоритма функционирования векторного токового следящего контура в системе координат (d, q), который фактически сводится к составлению таблицы соответствия знаков фазных напряжений (sign U_j, j=А, В, С) знакам ошибок регулирования sign (Δ i_d), sign (Δ i_q) в зависимости от текущего положения (номер сектора) вращающейся системы координат (d, q) на плоскости α , β :This shows that the plane α, β can be divided into six sectors, in each of which for separate regulation of Δ i _d , Δ i _{q it is} enough to use only four of the six nonzero vectors U ^m (m = 1, ..., 6) of the output voltage of the power converter 3. For example, if the rotor is in the second sector (Fig. 3), then switching the key elements of the power converter 3 to the states corresponding to U ¹ and U ³ will cause a decrease in the current value Δ i _d , and switching to the state corresponding U ⁴ and U ⁶ will cause an increase in the current value Δ i _d . Similarly, switching to the states corresponding to U ³ and U ⁴ will cause a decrease in the current value Δ i _q , and switching to the states U ¹ and U ⁶ will cause an increase in the current value Δ i _q . This circumstance is the basis for the algorithm for the functioning of the vector current follower circuit in the coordinate system (d, q), which actually comes down to compiling a table of correspondence of the signs of phase voltages (sign U _j , j = A, B, C) to the signs of control errors sign (Δ i _d ), sign (Δ i _q ) depending on the current position (sector number) of the rotating coordinate system (d, q) on the plane α, β:

СекторSector γ γ signU_A signU _A signU_B signU _B signU_C signU _C 1.1. -30-+30-30- + 30 +sign(Δ i_d)+ sign (Δ i _d ) +sign(Δ i_q)+ sign (Δ i _q ) -sign(Δ i_q)-sign (Δ i _q ) 2.2. +30-+90+ 30- + 90 -sign(Δ i_q)-sign (Δ i _q ) +sign(Δ i_q)+ sign (Δ i _q ) -sign(Δ i_d)-sign (Δ i _d ) 3.3. +90-+150+ 90- + 150 -sign(Δ i_q)-sign (Δ i _q ) +sign(Δ i_q)+ sign (Δ i _q ) +sign(Δ i_q)+ sign (Δ i _q ) 4.4. +150-+210+ 150- + 210 -sign(Δ i_d)-sign (Δ i _d ) -sign(Δ i_q)-sign (Δ i _q ) +sign(Δ i_q)+ sign (Δ i _q ) 5.5. +210-+270+ 210- + 270 +sign(Δ i_q)+ sign (Δ i _q ) -sign(Δ i_q)-sign (Δ i _q ) +sign(Δ i_d)+ sign (Δ i _d ) 6.6. +270-+330+ 270- + 330 +sign(Δ i_q)+ sign (Δ i _q ) -sign(Δ i_d)-sign (Δ i _d ) -sign(Δ i_q)-sign (Δ i _q )

Например, если выходной сигнал релейного элемента 13 положительный, sign(Δ i_d)=+1, выходной сигнал релейного элемента 14 отрицательный, sign(Δ i_q)=-1, то, как видно из таблицы, выходное напряжение силового преобразователя 3 будет соответствовать U¹.For example, if the output signal of the relay element 13 is positive, sign (Δ i _d ) = + 1, the output signal of the relay element 14 is negative, sign (Δ i _q ) = - 1, then, as can be seen from the table, the output voltage of the power converter 3 will be match U ¹ .

Подключение выходов релейных элементов 13 и 14 непосредственно к входам управления ключевых элементов силового преобразователя 3 в соответствии с таблицей осуществляет управляемый логический коммутатор 15. Определение номера сектора производится по цифровому коду, снимаемому с выхода датчика положения 2.The outputs of the relay elements 13 and 14 are directly connected to the control inputs of the key elements of the power converter 3 in accordance with the table by a controlled logical switch 15. The sector number is determined using a digital code taken from the output of the position sensor 2.

Повышение энергетических показателей (минимизация дополнительных потерь в машине и силовом преобразователе) данного устройства по сравнению с известным обеспечивается за счет того, что при той же или даже меньшей частоте коммутаций ключевых элементов силового преобразователя 3 величина гистерезиса релейного элемента 13 может быть установлена в 2-3 раза меньшей, чем у релейного элемента 14, что приводит к соответствующему уменьшению пульсаций i_d, а следовательно и потока, при этом, как видно из таблицы, в каждом из секторов частота коммутаций в одной из фаз силового преобразователя 3 будет так же в 2-3 раза меньшей.The increase in energy performance (minimizing additional losses in the machine and power converter) of this device compared to the known one is ensured by the fact that at the same or even lower switching frequency of the key elements of the power converter 3, the hysteresis value of the relay element 13 can be set to 2-3 times less than that of the relay member 14, which leads to a corresponding decrease pulsations i _d, and hence the flow, thus, as can be seen from the table, in each of the sectors of the frequency SWITCHING minutes in one of three phases of the power converter is also 2-3 times smaller.

Приложениеapplication

Осуществление формирования заданных значений токов возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям, обеспечивающих работу машины с коэффициентом мощности, равным или близким к единице, при минимальных потерях в меди машины поясняется с помощью следующих известных соотношений (см. [3] стр.864)The implementation of the formation of specified values of the excitation currents and components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, ensuring the operation of the machine with a power factor equal to or close to unity, with minimal losses in the copper of the machine is explained using the following well-known relations (see [3] p. 864)

где L_sd, L_sq - полная индуктивность статора, соответственно по продольной и поперечной осям;where L _sd , L _sq - the total inductance of the stator, respectively, along the longitudinal and transverse axes;

L_md - взаимная индуктивность обмоток статора и обмотки возбуждения по продольной оси;L _md is the mutual inductance of the stator windings and the field windings along the longitudinal axis;

L_f - полная индуктивность обмотки возбуждения;L _f is the total inductance of the field winding;

i_d, i_q - составляющие вектора

тока статора по продольной и поперечной осям соответственно;i _d , i _q - vector components

stator current along the longitudinal and transverse axes, respectively;

Ψ _d, Ψ _q - составляющие вектора потокосцепления статора по продольной и поперечной осям соответственно;Ψ _d , Ψ _q are the components of the stator flux linkage vector along the longitudinal and transverse axes, respectively;

i_f, Ψ _f - ток и потокосцепление обмотки возбуждения.i _f , Ψ _f - current and flux linkage of the field winding.

В соответствии с известным способом управления (патент России №2188964, кл. F 02 N 11/04, опублик. 10.09.2002) вводим новую переменную

называемую в дальнейшем коэффициентом связи, тогда с учетом (1) и условием равенства единице коэффициента мощности получаемIn accordance with the known control method (Russian patent No. 2188964, class F 02 N 11/04, published. 09/10/2002) we introduce a new variable

hereinafter referred to as the coupling coefficient, then taking into account (1) and the condition of equality to the unit of the power factor, we obtain

Развиваемый машиной момент М равенThe moment M developed by the machine is

Так как Ψ _d при переходе из двигательного режима машины в генераторный и наоборот не должно изменять свой знак, то следовательно signК=signi_q и составляющая i_d всегда отрицательна, а ток в обмотке возбуждения i_f всегда положительный.Since Ψ _d must not change its sign during the transition from the motor mode to the generator one and vice versa, therefore signK = signi _q and component i _{d is} always negative, and the current in the field winding i _{f is} always positive.

Потери P_м в меди машины при фиксированном значении момента имеют видLosses P _m in the copper of the machine at a fixed value of the moment have the form

где R_s и R_f - активные сопротивления обмоток статора и обмотки возбуждения соответственно.where R _s and R _f are the active resistances of the stator windings and the field windings, respectively.

Из уравнения (5) видно, что существует такое значение коэффициента связи (будем называть его К_опт), при котором потери в меди минимальны.From equation (5) it can be seen that there is a value of the coupling coefficient (we will call it K _opt ) at which losses in copper are minimal.

Это значение коэффициента связи всегда можно получить из условияThis value of the coupling coefficient can always be obtained from the condition

dP_M/dK=0dP _M / dK = 0

Так как в реальных системах всегда существуют ограничения, налагаемые на величину напряжения и фазного тока силового преобразователя, то целесообразно получить зависимость ω =f(M), определяющую зону возможной работы машины с К=К_опт и с учетом налагаемых ограничений.Since in real systems there are always restrictions imposed on the magnitude of the voltage and phase current of the power converter, it is advisable to obtain the dependence ω = f (M), which determines the zone of possible operation of the machine with K = K _opt and taking into account the imposed restrictions.

Используя известные дифференциальные уравнения (см, [3] стр.865) не трудно убедиться, что в статическом режиме работы составляющие вектора напряжения статора имеют вид:Using the well-known differential equations (see, [3] p. 865) it is not difficult to verify that in the static mode of operation the components of the stator voltage vector have the form:

Из уравнений (1), (4) и (6) получаемFrom equations (1), (4) and (6) we obtain

Знак “+” соответствует двигательному режиму работы, а “-” - генераторному.The “+” sign corresponds to the motor operation mode, and “-” to the generator mode.

Для расчета зоны возможной работы машины с минимумом потерь в меди, можно построить кривую ω =f(M) при К=К_опт (фиг.4, кривая АБ). Эта зона ограничена сверху максимально допустимой скоростью ротора ω _max, а справа - максимальным моментом М₁, который определяется из уравнения (4) при К=К_опт и

Но, как видно из уравнения (4), максимальный момент достигается не при К=К_опт, а при К>К_опт. Естественно, что при этом потери в меди возрастают, но тем не менее при том же токоограничении можно будет получить большие моменты, что немаловажно для пусковых режимов в зимних условиях. Максимальное значение коэффициента связи K_max можно вычислить из уравнения (3) выразив i_q через

при i_f=i_fmax и

При этом значения К_max и заданном токоограничении

уравнение (4) дает максимальное значение момента, развиваемого машиной M_max (фиг.4).To calculate the zone of possible operation of the machine with a minimum of losses in copper, it is possible to construct a curve ω = f (M) at K = K _opt (Fig. 4, curve AB). This zone is bounded above by the maximum permissible rotor speed ω _max , and on the right by the maximum moment M ₁ , which is determined from equation (4) at K = K _opt and

But, as can be seen from equation (4), the maximum moment is achieved not at K = K _opt , but at K> K _opt . Naturally, in this case, the losses in copper increase, but nevertheless, with the same current limitation, it will be possible to obtain large moments, which is important for starting conditions in winter conditions. The maximum value of the coupling coefficient K _max can be calculated from equation (3) by expressing i _q in terms of

for i _f = i _fmax and

In this case, the values of K _max and a given current limitation

equation (4) gives the maximum value of the moment developed by the machine M _max (figure 4).

Из уравнения (7) видно, что при фиксированном моменте и

дальнейшее возрастание скорости возможно только за счет уменьшения значений коэффициента связи К ниже К_опт, причем это также ведет к возрастанию потерь в меди машины. Очевидно, что минимальная величина коэффициента связи K_min определяется из уравнения (7) при

и ω =ω _max. Умножив уравнение (7) на М, можно сделать вывод, что предельное значение мощности P_max, развиваемой машиной, не зависит от величины коэффициента связи, а определяется только величиной активного сопротивления обмоток статора и заданными ограничениями -

и

From equation (7) it can be seen that for a fixed moment and

a further increase in speed is possible only by decreasing the coupling coefficient K below K _opt , and this also leads to an increase in losses in the copper of the machine. Obviously, the minimum value of the coupling coefficient K _min is determined from equation (7) for

and ω = ω _max . Multiplying equation (7) by M, we can conclude that the limiting value of the power P _max developed by the machine does not depend on the value of the coupling coefficient, but is determined only by the value of the active resistance of the stator windings and the given restrictions -

and

Уравнению (8) соответствует гипербола СД на фиг.1. Значения коэффициента связи, соответствующие гиперболе СД (будем обозначать их К_гр) обратно пропорциональны угловой скорости вращения ротора и определяются из (7) при

и

Equation (8) corresponds to the hyperbole of diabetes in figure 1. The values of the coupling coefficient corresponding to the hyperbole of SD (we will denote them by K _g ) are inversely proportional to the angular velocity of rotation of the rotor and are determined from (7) for

and

Таким образом, из фиг.4 видно, что в отношении величины коэффициента связи К имеется три зоны.Thus, it can be seen from FIG. 4 that there are three zones with respect to the magnitude of the coupling coefficient K.

Зона 1 ограничена осями ω , М, максимальной скоростью ω _max, кривой АБ и моментом М₁ (на фиг.4 не заштрихована). Это зона, в которой при заданных ограничениях

и

возможно выполнение минимума потерь в меди машины. Величина К в этой зоне должна быть постоянная и равна К_опт.Zone 1 is limited by the axes ω, M, the maximum speed ω _max , the AB curve and the moment M ₁ (not shaded in FIG. 4). This is a zone in which, under given restrictions

and

It is possible to achieve a minimum loss in the copper of the machine The value of K in this zone should be constant and equal to K _opt .

Зона 2 ограничена гиперболой СД, моментами М₁, M_max и осью М. В этой зоне, при увеличении заданного момента, коэффициент связи должен меняться от К=К_опт до К=K_max в функции поддержания тока статора на уровне

Zone 2 is limited by the SD hyperbola, moments M ₁ , M _max and axis M. In this zone, with an increase in the given moment, the coupling coefficient should change from K = K _opt to K = K _max in the function of maintaining the stator current at a level

Зона 3 ограничена кривой АБ, гиперболой СД и максимальной скоростью ω _max. В этой зоне, при увеличении заданной скорости или момента, коэффициент связи должен изменяться от К=К_опт до К=К_min в функции поддержания вектора напряжения на уровне

Zone 3 is limited by the AB curve, the hyperbole of diabetes and the maximum speed ω _max . In this zone, with an increase in a given speed or moment, the coupling coefficient should vary from K = K _opt to K = K _min in the function of maintaining the voltage vector at the level

Таким образом, при учете влияния ограничения тока ключевых элементов силового преобразователя необходимо увеличить значение коэффициента связи К, начиная от значения К_опт до тех пор, пока ток в статорных обмотках не уменьшится до допустимых значений. Эти функции осуществляются третьим блоком 36 сравнения, вторым блоком 32 суммирования и третьим пропорциональным регулятором 39, нижний уровень выходного сигнала которого равен нулю (фиг.2). Аналогичным образом следует поступать и при учете ограничения напряжения. Эти функции осуществляются вторым блоком 35 сравнения, вторым блоком 32 суммирования и вторым пропорциональным регулятором 38, верхний уровень выходного сигнала которого равен нулю. Блок 30 ограничения коэффициента связи имеет коэффициент передачи, равный единице. Он обеспечивает ограничение максимальной величины своего выходного сигнала (т.е. величины коэффициента связи К) в функции скорости на уровне, соответствующем К=К_гр, причем максимальное значение К_гр равно K_max, а минимальное - K_min. Кроме того, величина выходного сигнала блока 30 в третьей зоне лежит в пределах от К_гр до К_опт, а во второй зоне - от К_опт до К_гр. Первый блок 40 масштабирования имеет коэффициент передачи, равный отношению L_sq к L_sd, причем сигнал на его выходе инвертируется, поэтому выходной сигнал блока 40 равен i_zd (в соответствии с уравнением (2)). Коэффициент передачи блока 41 масштабирования отношению равен L_sq к L_md, а коэффициент передачи блока 42 масштабирования - отношению L_sd к L_md, поэтому сигнал на выходе третьего блока 33 суммирования равен заданному значению тока i_zf в соответствии с уравнением (3). В то же время может оказаться, что предельная мощность синхронной машины с учетом ограничений

и

превышает допустимое значение мощности бортовой аккумуляторной батареи. Это ограничение не должно вызывать изменения величины коэффициента связи К. Поэтому ограничение мощности, потребляемой от бортовой аккумуляторной батареи, осуществляется за счет уменьшения заданного значения составляющей i_q, т.е. за счет уменьшения развиваемого машиной момента. Эти функции осуществляются первым блоком 31 суммирования, первым пропорциональным регулятором 37, первым блоком 34 сравнения и блоком 27 вычисления входной мощности, на входы которого поступают сигналы I_н и U_н, пропорциональные току и напряжению бортовой аккумуляторной батареи.Thus, when taking into account the influence of the current limitation of the key elements of the power converter, it is necessary to increase the value of the coupling coefficient K, starting from the value of K _opt until the current in the stator windings decreases to acceptable values. These functions are performed by the third comparison unit 36, the second summing unit 32 and the third proportional controller 39, the lower level of the output signal of which is zero (Fig. 2). The same should be done when taking into account voltage limits. These functions are performed by the second comparison unit 35, the second summing unit 32, and the second proportional controller 38, the upper level of the output signal of which is zero. The coupling coefficient limiting unit 30 has a transmission coefficient of one. It provides a limitation of the maximum value of its output signal (i.e., the magnitude of the coupling coefficient K) as a function of speed at a level corresponding to K = K _gr , with the maximum value of K _gr equal to K _max and the minimum K _min . In addition, the magnitude of the output signal of block 30 in the third zone lies in the range from K _gr to K _opt , and in the second zone from K _opt to K _gr . The first scaling unit 40 has a transmission coefficient equal to the ratio of L _sq to L _sd , and the signal at its output is inverted, so the output signal of block 40 is i _zd (in accordance with equation (2)). The transmission coefficient of the scaling block 41 is equal to L _sq to L _md , and the transmission coefficient of the scaling block 42 is the ratio of L _sd to L _md , so the signal at the output of the third summing block 33 is equal to the set current value i _zf in accordance with equation (3). At the same time, it may turn out that the ultimate power of the synchronous machine is subject to restrictions

and

exceeds the permissible power value of the onboard battery. This restriction should not cause a change in the magnitude of the coupling coefficient K. Therefore, the limitation of the power consumed from the onboard battery is achieved by reducing the set value of the component i _q , i.e. by reducing the moment developed by the machine. These functions are performed by the first summing unit 31, the first proportional controller 37, the first comparison unit 34, and the input power calculation unit 27, the inputs of which receive signals I _n and U _n proportional to the current and voltage of the onboard battery.

Таким образом, описанный способ формирования заданных значений тока возбуждения и составляющих вектора тока статора по продольной и поперечной осям позволяет предельно использовать синхронную машину с электромагнитным возбуждением как в стартерном, так и в генераторном режимах во всем диапазоне возможных скоростей и нагрузок с учетом реальных ограничений по току и напряжению. Существенно, что требуемые значения скоростей и моментов достигаются автоматически при минимально возможных в данной точке потерях в меди машины.Thus, the described method for generating the set values of the excitation current and the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes makes it possible to maximize the use of a synchronous machine with electromagnetic excitation in both the starter and generator modes in the entire range of possible speeds and loads, taking into account real current limitations and stress. It is essential that the required values of speeds and moments are achieved automatically at the minimum possible losses at a given point in the copper of the machine.

Источники информацииSources of information

1. Вершигора В.А., Игнатов А.П. и др. “Автомобиль ВАЗ-2108” - М.: ДОСААФ, 1986. - 286 с.1. Vershigora V.A., Ignatov A.P. and other “Automobile VAZ-2108” - M .: DOSAAF, 1986. - 286 p.

2. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями/О.В.Слежановский, Л.Х.Дацковский, И.С.Кузнецов и др. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 256 с., ил.2. Systems of subordinate regulation of AC electric drives with valve converters / O.V.Sledzhanovsky, L.Kh.Datskovsky, I.S. Kuznetsov and others - M .: Energoatomizdat, 1983. - 256 pp., Ill.

3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1980. - 928 с., ил.3. Ivanov-Smolensky A.V. Electric cars: Textbook for high schools. - M.: Energy, 1980 .-- 928 p., Ill.

Claims

1. A method for controlling a starter-generator based on a synchronous machine with electromagnetic excitation, which consists in measuring the current voltage of the on-board battery, phase currents and voltages of the synchronous machine, as well as the speed and angular position of the rotor and taking into account the signal from the pedal depressed state sensor the accelerator of the car form the set values of the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes in a rotating orthogonal coordinate system (d, q), the d axis of which is directed along the native axis of the machine, as well as the set value of the excitation current, which is then formed in the excitation winding of the machine using the excitation current regulator, in the function of maintaining the power factor equal to or close to unity, characterized in that the measured phase currents are converted into a rotating orthogonal coordinate system (d , q), the d axis of which is directed along the longitudinal axis of the machine, compare them with the given ones, determine the signs of the deviations of the current values of the currents from the given ones and determine the required instantaneous phase signs from these signs x voltage, in this case, if at the given moment the axis d is in the sector -30 ÷ +30 electrical degrees relative to the axis of phase A, then the sign of the voltage of phase A is set to coincide with the sign of the current deviation along the longitudinal axis, the sign of voltage of phase B is set to coincide with by the sign of the current deviation along the transverse axis, and the sign of the phase C voltage is set opposite to the sign of the current deviation along the transverse axis, if at the given moment the axis d is in the sector +30 ÷ +90 electrical degrees relative to the phase A axis, then the sign is voltage phase A is set opposite to the sign of the current deviation along the transverse axis, the sign of the voltage of phase B is set to coincide with the current deviation from the transverse axis, and the sign of the voltage of phase C is opposite to the sign of the current deviation along the longitudinal axis, if the d axis is currently in the sector +90 ÷ +150 electrical degrees relative to the axis of phase A, the sign of the voltage of phase A is set opposite to the sign of the current deviation along the transverse axis, the sign of voltage of phase B is set to coincide with the sign of the open the current along the longitudinal axis, and the sign of the voltage of phase C is set to coincide with the sign of the current deviation along the transverse axis, if at the given moment the axis d is in the sector +150 ÷ +210 electrical degrees relative to the axis of phase A, then the sign of the voltage of phase A is set to the opposite the sign of current deviation along the longitudinal axis, the sign of phase B voltage is set opposite to the sign of current deviation along the transverse axis, and the sign of phase C voltage is set to coincide with the sign of current deviation along the transverse axis, if at this moment nt time, the d axis is in the sector +210 ÷ +270 electrical degrees relative to the phase A axis, then the phase A voltage sign is set to coincide with the current deviation sign on the transverse axis, the phase B voltage sign is set opposite to the current deviation sign on the transverse axis, and the voltage sign phase C is set to coincide with the sign of the current deviation along the longitudinal axis, if at the given moment the axis d is in the sector +270 ÷ +330 electric degrees relative to the axis of phase A, then the sign of the voltage of phase A is set to coincide with sign of the current deviation of the transverse axis, the sign of the phase voltage is set in the opposite sign of the current deviation of the longitudinal axis, and the phase C voltage sign is set opposite to the sign of the current deviation of the transverse axis.

2. A control device for a starter-generator based on a synchronous machine with electromagnetic excitation, comprising a position sensor mechanically connected to the rotor of the synchronous machine, a power converter connected via current and voltage sensors to the phase windings of the synchronous machine, while the outputs of the voltage sensors are connected to the first inputs unit for generating set values of the excitation current and components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, which, in turn, is its first output through the regulator the excitation current is connected to the excitation winding of the synchronous machine, characterized in that the outputs of the current sensors through the coordinate conversion unit are connected to the second inputs of the unit for generating the set values of the excitation current and components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, while the digital input of the coordinate conversion unit through the shaper harmonic functions connected to the output of the position sensor and to the input of the speed meter, the output of which is connected to the third input of the unit for generating the set values values of the excitation current and the components of the stator current vector along the longitudinal and transverse axes, while the second and third outputs of this block are connected respectively to the non-inverting inputs of the first and second comparison blocks, the inverting inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the coordinate transformation unit, while the outputs the first and second comparison units through relay elements with a hysteresis characteristic are connected respectively to the first and second inputs of the managed logical switch, in the outputs of which are connected directly to the control inputs of the key elements of the power converter, and the third input of the managed logical switch is connected directly to the output of the position sensor, which is made with an output digital signal in parallel code.