Online Field Current Estimation for Brushless Synchronous Starter/Generator Considering the Rectifier Commutation Mode

Ji Pang; Feihang Zhou; Jianwei Yang; Weiyi Zhang; Youming Wang; Weiguo Liu; Ningfei Jiao

Xi'an University of Posts & Telecommunications, Xi'an, China

J. Pang et al., "Online Field Current Estimation for Brushless Synchronous Starter/Generator Considering the Rectifier Commutation Mode," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 8, no. 4, pp. 455-462, December 2024, doi: 10.30941/CESTEMS.2024.00036.

摘 要

无刷同步起动/发电系统中，励磁电流的信息对于确定系统的性能和健康状态至关重要。然而，由于主电机的励磁绕组安装在转子部分，因此在无刷系统中测量励磁电流似乎是不可能的。鉴于此，本文研究了不同整流模式下的励磁电流估算方法。基于主励磁机（ME）的磁通方程，重构了ME转子电流。通过重构的转子电流，分析了不同整流换向模式下的励磁电流，从而得到了考虑整流模式的励磁电流估算方法。在不同整流模式下进行了实验，验证了所提方法的有效性。

Abstract

The information of the field current is essential for the brushless synchronous starter/generator system, which determines the performance and health status of this system. However, since the field winding of the main machine is installed in the rotor part, the measurement of the field current in this brushless system seem impossible. Considering that, the field current might be affected by the rectifier mode, the field current estimation method in different rectifier mode is studied in this paper. The main exciter (ME) rotor currents were restructured based on the ME flux equations. With these restructured rotor currents, the field current in different rectifier commutation mode is analyzed, then the field current estimation method considering the rectifier mode can be obtained. The experiments in different rectifier modes are carried out to verify the proposed method.

作者信息

庞基，分别于2012年、2015年和2020年在西北工业大学获得电气工程系学士、硕士和博士学位。现在就职于西安邮电大学自动化学院，任职副教授。研究方向包括永磁电机、飞机起动机/发电机、同步电机、无刷励磁机和风力发电机。

周飞航，1989年出生于陕西西安，现为电工技术学会高级会员，2020年获西安理工大学控制科学与工程专业博士学位。2020年就职于西安邮电大学自动化学院讲师，研究领域包括电机控制，电力电子技术及可再生能源发电等。

杨剑威，1986年出生于中国陕西。2009年在西安工业大学获得电气工程及其自动化学士学位。2012年和2018年，分别在西北工业大学获得电力电子与电力传动硕士学位和电机与电器博士学位。目前为西安邮电大学讲师，研究领域包括电力电子和电机驱动控制。

张维谊，讲师，1988年4月生于陕西省西安市。2010年和2013年在西北工业大学电气工程专业，分别获工学学士硕士学位；2017年毕业于西班牙加泰罗尼亚理工大学电力能源系统专业，获工学博士学位。2017年10月至今，在西安邮电大学自动化学院从事教学与科研工作。研究兴趣包括功率转换器的控制、VSC-HVDC控制、电机控制和分布式发电系统等。

汪友明，男，教授，博导。2006年获得西安理工大学机械工程硕士学位，2010年获得西安交通大学机械工程博士学位。2011年就职于西安邮电大学自动化学院，2016年至2017年在美国哥伦比亚大学工程和应用科学学院做访问学者。研究方向为设备故障诊断、电机控制技术、振动控制、故障预测与健康管理。

刘卫国 (IEEE高级会员)，1982年在华中工学院（现华中科技大学）获学士学位，1988年和1999年在西北工业大学分别获得电气工程硕士学位和控制理论博士学位。现在任职于西北工业大学电气工程系教授，德国慕尼黑联邦国防大学客座教授。研究兴趣包括无刷直流电机、永磁同步电机、直流电机和集成飞机起动机/发电机。

焦宁飞 (IEEE会员)，2011年获得西北工业大学学士学位，2017年获得西北工业大学博士学位，美国密歇根大学访问学者（2013-2014），现为西北工业大学副研究员。研究兴趣包括一体化起动/发电机和永磁同步电机的设计、分析与控制。

《中国电工技术学会电机与系统学报（英文）》(CES TEMS)是中国电工技术学会和中国科学院电工研究所共同主办、IEEE PELS学会技术支持的英文学术期刊。期刊发表国内外有关高性能电机系统、电机驱动、电力电子、可再生能源系统、电气化交通等研发及应用领域中原创、前沿学术论文。中国工程院院士马伟明担任主编，IEEE的执委Don Tan博士为国际主编。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中国科学引文数据库(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知网、万方、维普等数据库收录。

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