具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例，且在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作或步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作或步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

本公开一些实施例提供的方法可以由处理器执行，且下文均以处理器作为执行主体为例进行说明。其中，执行主体可以根据实际应用进行调整，如执行主体可以为服务器、电子设备、计算机等。更具体的，本公开实施例提供的方法中的一条或多条步骤可以由适于处理器执行的计算机程序指令执行。

本公开一实施例提供了一种电源变换器，该电源变换器包括三相全桥电路、驱动电路和控制电路；

三相全桥电路包括三个半桥电路，三个半桥电路的第一桥臂分别与直流母线的正极连接，三个半桥电路的第二桥臂分别与直流母线的负极连接，三个半桥电路分别与起/发电机的三相连接；

驱动电路的输入侧与控制电路连接，驱动电路的输出侧与三相全桥电路的三个半桥电路分别连接；

控制电路被配置为根据起/发电机的相电流、直流母线电流、直流母线电压和起/发电机位置信息，以及上位机发送至控制电路的起动模式控制指令或发电模式控制指令生成对三相全桥电路的控制信号；

驱动电路被配置为根据控制电路生成的对三相全桥电路的控制信号驱动三相全桥电路的功率器件。

图1示出了一种本公开实施例提供的电源变换器的结构示意图，图2示出了本公开实施例提供的电源变换器在飞机电气系统中的连接方式。如图2所示，飞机电气系统由发动机400、起/发电机300、电源变换器100、起动电源500、配电系统700和用电设备600组成。其中，电源变换器100的交流侧(右侧)与起/发电机300的相线连接，电源变换器100的直流侧(左侧)通过断路器QF、接触器KM、限流电阻800与配电系统700和起动电源500连接。其中，配电系统700用于传输起/发电机300和电源变换器100输出的电能并分配到用电设备600，起动电源500用于提供起动阶段所需的能量。起动电源500可以是外接电源或机载蓄电池，电压可以是270V，起/发电机300的轴与发动机400可以同轴连接。若无特殊说明，本公开实施例涉及的起/发电机均可以是永磁辅助式同步磁阻起动发电机，发动机均可以是航空发动机。

如图1所示，本公开实施例提供的电源变换器中的三相全桥电路108是实现起/发电机起动与发电的主要执行机构。示例性地，如图1所示，三相全桥电路108可以由6个全控型功率器件组成，每两个功率器件可以连接组成一个半桥电路，三个半桥电路可以引出三个连接点与起/发电机的相线连接。三相全桥电路的功率器件可以是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管)，也可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。

当三相全桥电路的功率器件是MOSFET时，半桥电路上桥臂的源极(S级)与半桥电路下桥臂的漏极(D级)可以连接组成一个半桥电路，6个功率器件可以组成3个半桥电路，三个半桥电路的第一桥臂(如上桥臂)漏极(D级)可以连接到直流母线正极，三个半桥电路的第二桥臂(如下桥臂)源极(S级)可以连接到直流母线负极，这样就组成了三相全桥电路。

当三相全桥电路的功率器件是IGBT时，半桥电路上桥臂的发射极(E级)与半桥电路下桥臂的集电极(C级)可以连接组成一个半桥电路，6个功率器件可以组成3个半桥电路，三个半桥电路的第一桥臂(如上桥臂)集电极(C级)可以连接到直流母线正极，三个半桥电路的第二桥臂(如下桥臂)发射极(E级)可以连接到直流母线负极，这样就组成了三相全桥电路。

在一种可能的实现方式中，功率器件高频开关可能会导致电源变换器的电路中产生大量开关频次的谐波，导致电源变换器直流侧电压产生脉动。为抑制该电压脉动，如图1所示，可以在电源变换器直流侧安装滤波电容102，滤波电容102可以连接于直流母线的正极和负极之间。为提高滤波效果，滤波电容可选用等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)较低的薄膜电容，且在完成电路排布时可以使滤波电容尽可能靠近三相全桥电路，即可以使滤波电容与三相全桥电路的距离满足一预设阈值。滤波电容的最低容值C可以通过下式近似计算得到：

式中，P_Load是飞机电气系统中全部用电设备的功率；(1-D)为采用SVPWM调制方法时0矢量占空比，其值可以通过仿真或计算获得；u_{ripple_limit}为直流母线电压脉动幅值的限制值，U_dc为直流母线电压值，f_PWM为控制电路中PWM电路的开关频率。

在一种可能的实现方式中，在实际应用中，如果因空间结构限制，无法使滤波电容靠近三相全桥电路，三相全桥电路可能会因线路寄生电感而产生过高的电压过冲。为抑制此电压过冲，可以在三相全桥电路的半桥电路上并联吸收电容(附图中未显示)。为提高吸收效果，可以选用ESL较低的薄膜电容或者陶瓷电容作为吸收电容，且吸收电容两端可以尽可能靠近半桥电路的上桥臂漏极(或集电极)和下桥臂源极(或发射极)。

在一种可能的实现方式中，为提高电源系统瞬态性能，抑制突加/卸用电设备时电源变换器直流侧电压的跌落与泵升，如图1所示，可以在电源变换器直流侧并联支撑电容103，支撑电容103可以连接于直流母线的正极和负极之间。为提高电源变换器功率密度，支撑电容可以选择容值密度较高的电解电容。如图1和图2所示，支撑电容103可以设置于滤波电容102旁靠近配电系统700一侧，即支撑电容103可以设置于滤波电容102和配电系统700之间。支撑电容的容值可以根据突加/卸负载功率和系统动态性能综合选取，或通过仿真方法确定。

在一中可能的实现方式中，如图1所示，本实施例提供的电源变换器包括起/发电机相电流传感器104、直流母线电流传感器105和直流母线电压传感器106。

如图1所示，起/发电机相电流传感器104安装于起/发电机300的相线上，或者说起/发电机相电流传感器104与起/发电机300的相线连接，起/发电机相电流传感器104还与控制电路200连接。起/发电机相电流传感器被配置为将起/发电机的相电流转换为采样电路需要的电压信号，即将起/发电机的相电流转换为采样电压信号，并将该采样电压信号发送至控制电路。为了便于区分，可以称该采样电压信号为第一采样电压信号。由于电机绕组通常采用Y型接法，故一般只需要对起/发电机两相电流进行采样，即可以只在起/发电机的两相线上安装相电流传感器，或者说可以只需要两个相电流传感器分别与起/发电机的两条相线连接。

如图1所示，直流母线电流传感器105与直流母线的负极连接，且直流母线电流传感器105与控制电路200连接。直流母线电流传感器105被配置为将直流母线电流转换为采样电路需要的电压信号，即将直流母线电流转换为采样电压信号，并将该采样电压信号发送至控制电路。为了便于区分，可以称该采样电压信号为第二采样电压信号。

如图1所示，直流母线电压传感器106与直流母线的正极和负极连接，且直流母线电压传感器106与控制电路200连接。直流母线电压传感器被配置为把高压的直流母线电压U_dc转换为符合采样电路电压采样范围的低压信号，即将直流母线电压转换为采样电压信号，并将该采样电压信号发送至控制电路。为了便于区分，可以把该低压信号称为第三采样电压信号。直流母线电压传感器可以通过电阻分压、滤波、隔离、放大、滤波的步骤把高压的直流母线电压U_dc转换为符合采样电路电压采样范围的低压信号。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，控制电路200包括第一采样电路201、第二采样电路202和第三采样电路203。其中，第一采样电路201可以和起/发电机相电流传感器104连接，第一采样电路201用于接收起/发电机相电流传感器104发送的第一采样电压信号；第二采样电路202可以和直流母线电流传感器105连接，第二采样电路202用于接收直流母线电流传感器105发送的第二采样电压信号；第三采样电路203可以和直流母线电压传感器106连接，第三采样电路203用于接收直流母线电压传感器106发送的第三采样电压信号。

在一种可能的实现方式中，如图1所示，控制电路200可以包括主控芯片204，主控芯片204可以接收控制电路200中其他电路或组件收集到的各种信号。主控芯片中可以装载有多种算法，该多种算法中的一种或多种可以用来根据第一采样电压信号、第二采样电压信号、第三采样电压信号和起/发电机的位置信息，以及上位机发送至控制电路的起动模式控制指令或发电模式控制指令生成对三相全桥电路的控制信号，即根据起/发电机的相电流、直流母线电流、直流母线电压和起/发电机位置信息，以及上位机发送至控制电路的起动模式控制指令或发电模式控制指令生成对三相全桥电路的控制信号。例如，主控芯片可以包括存储器和处理器。处理器可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现。存储器中可以存储有适于处理器执行的计算机程序指令，当该计算机程序指令被处理器执行时，实现该多种算法。另外，存储器还可以用来存储控制电路所包括的各电路或组件中产生的信号数据。如图1所示，起/发电机300的位置信息可以通过起/发电机300上的旋转变压器获得并传输给控制电路200的旋变解码电路205并经旋变解码电路205解码获得。当起/发电机是永磁辅助式同步磁阻起/发电机时，控制电路的旋变解码器电路可以与起/发电机上的旋转变压器通过磁阻编码器及辅助绕组接口连接。在实际应用中，在起/发电机的起动阶段，即需要起动起/发电机时，上位机可以向控制电路发送起动模式控制指令；在起/发电机的发电阶段，即需要通过起/发电机发电时，上位机可以向控制电路发送发电模式控制指令。

在一种可能的实现方式中，控制电路的主控芯片中可以装载有起动控制算法和稳压发电控制算法。其中，起动控制算法可以用来在起/发电机起动阶段生成对三相全桥电路的控制信号(PWM信号)，稳压发电控制算法可以用来在起/发电机稳压发电阶段生成对三相全桥电路的控制信号(PWM信号)。其中，对三相全桥电路的控制信号实际上就是指对三相全桥电路中的6个功率器件的控制(开关)信号。如图1所示，控制电路可以包括PWM电路206，电源变换器中驱动电路101的输入侧可以与控制电路的PWM电路206连接。主控芯片204产生的对三相全桥电路的控制信号可以经PWM电路206发送至驱动电路101，驱动电路101可以根据接收的控制信号驱动三相全桥电路的6个功率器件，即驱动电路101的输入为控制电路的PWM信号，驱动电路101的输出为对功率器件的驱动信号，从而使得驱动电路101可以根据控制电路200生成的对三相全桥电路108的控制信号驱动三相全桥电路108的功率器件。

在一种可能的实现方式中，通过主控芯片中装载的算法可以判断电源变换器所包括的电路以及控制电路所包括的电路中的电流和电压是否超过电流预设值或电压预设值，当超过电流预设值或电压预设值时，可以发出对功率管的PWM封死信号和/或对断路器的关断信号，以及时对电路进行保护。可以理解的，对于不同的电路，电流预设值和电压预设值的具体数值可以不同。另外，如图1所示，控制电路200可以包括通信电路207，控制电路200可以通过通信电路207与上位机107(机载计算机等)进行通信。例如，可以将控制电路收集或产生的信号数据发送至上位机，且控制电路还可以接收上位机发送的指令信号，例如可以接收上位机发送的起动模式控制指令或发电模式控制指令。其中，通信电路与上位机可以通过通信接口连接。如图1所示，控制电路200还可以包括电源电路208，电源电路208可以与直流母线连接或者与其他电源连接，从而可以通过电源电路208为控制电路200提供电源支持。

本公开实施例提供的电源变换器，电源变换器的交流侧与起/发电机连接，电源变换器的直流侧与直流电源连接，并通过由控制电路生成的控制信号控制三相全桥电路功率器件的开闭，从而可以实现对起/发电机交、直轴电流的控制，进而对其转矩和功率进行双向控制，使起/发电机系统适用于航空高压直流起/发电源系统。

本公开实施例提供的电源变换器适用于永磁辅助式同步磁阻起/发电机，可以使永磁辅助式同步磁阻起/发电机接入航空高压直流电源系统。另外，本公开实施例提供的电源变换器仅采用一套功率器件即可以实现永磁辅助式同步磁阻电机的起动和发电功能，具有功率密度高、效率高、电源系统动静态性能良好等优点。

本公开实施例提供了一种电源变换器控制方法，用于控制带有三相全桥电路的电源变换器。例如，可以用于控制上述任一实施例中的电源变换器，且该方法可以在上述任一实施例提供的电源变换器控制电路的主控芯片中完成。该方法包括：

通过坐标系变换将起/发电机相电流变换为起/发电机的d、q轴电流；

通过电流分配策略将起/发电机定子电流指令分配到d-q坐标系，得到起/发电机的d、q轴电流内环指令；

对d、q轴电流和d、q轴电流内环指令的差值进行PI计算后得到d、q轴电压指令；

通过坐标系变换将d、q轴电压指令变换为α、β轴电压指令；

通过SVPWM调制把α、β轴电压指令调制为对电源变换器中三相全桥电路的控制信号，电源变换器的三相全桥电路与起/发电机连接。

在本实施例中，电源变换器与起/发电机的连接方式与上述实施例相同或相似，此处不再赘述。

图3示出了一种永磁辅助式同步磁阻起/发电机的电流内环控制结构图。如图3所示，最左侧为起/发电机定子电流指令，该电流指令经电流分配策略分配后可以得到起/发电机的d、q轴电流内环指令和其中，电流分配策略可以基于如下方式确定：

例如，起/发电机电磁转矩为T_e，且满足：

式中，p为起/发电机极对数，ψ_f为起/发电机永磁体磁链，L_d和L_q分别为起/发电机d、q轴电感，i_d和i_q分别为起/发电机d、q轴电流。以起/发电机转矩与转速同向为正，反向为负，那么起动阶段起/发电机拖动发动机起动，电磁转矩为正，发电阶段起/发电机向外输出能量，电磁转矩为制动性质，电磁转矩为负。可见，起/发电机的电磁转矩控制是双向的。此外，在稳压发电阶段突卸负载时，直流母线电压泵升超过预设电压(例如，超过270V)，此时可以控制起/发电机电磁转矩暂大于0，以使起/发电机吸收直流母线电容能量，从而迅速抑制电压过冲并稳定电压至预设电压。因此，在起/发电机的稳态和瞬态都存在电磁转矩的双向控制问题。根据起/发电机电磁转矩T_e，可以通过控制q轴电流的方向来控制电磁转矩的方向。同时，为保证起/发电机永磁转矩与磁阻转矩方向一致，须确保ψ_f与(L_d-L_q)i_d符号相同。由于(L_d-L_q)<0，因此须控制i_d<0。

综上，d、q轴电流分配策略可以满足：

式中，θ为电流分配策略预设的电流矢量角，是电流矢量与q轴所夹角度，该角度可以选为额定负载下采用最大转矩电流比控制的电流矢量角度。

通过电源变换器中的相电流传感器可以采集到起/发电机的a、b相电流i_a和i_b，如图3所示，通过坐标系变换可以将起/发电机的a、b相电流i_a和i_b变换为起/发电机的d、q轴电流i_d和i_q。例如，可以将起/发电机的a、b相电流i_a和i_b进行Clarke、Park变换得到起/发电机的d、q轴电流i_d和i_q。然后通过获取d、q轴电流内环指令和与d、q轴电流i_d和i_q的差值，然后将获得的差值输入d、q轴PI控制器中，经过PI计算后可以得到要施加的d、q轴电压指令U_d和U_q。例如，可以将d轴电流内环指令与d轴电流i_d做减法得到d轴电流差值，将q轴电流内环指令与q轴电流i_q做减法得到q轴电流差值，通过将两个差值输入d、q轴PI控制器中，经过PI计算后可以得到要施加的d、q轴电压指令U_d和U_q。对d、q轴电压指令U_d和U_q进行坐标系变换可以得到起/发电机α和β轴的电压指令U_α和U_β。例如，可以对d、q轴电压指令U_d和U_q进行反Park变换得到起/发电机α和β轴的电压指令U_α和U_β。通过对电压指令U_α和U_β进行SVPWM调制后，可以把α、β轴的电压指令U_α和U_β调制为对三相全桥电路的控制信号S₁，从而可以使电源变换器中的驱动电路根据控制信号S₁控制三相全桥电路的功率器件，从而实现通过三相全桥电路对起/发电机的控制。在进行Clarke、Park变换和反Park变换时通常需要起/发电机转子位置信息，而起/发电机转子位置信息可以通过起/发电机上的旋转变压器传输给电源变换器中控制电路的旋变解码电路并经旋变解码电路解码获得。其中，在电源变换器中控制电路的主控芯片中完成SVPWM调制后，通过PWM电路可以将主控芯片输出的PWM信号发送至电源变换器中的驱动电路，然后可以通过驱动电路的隔离放大作用驱动电源变换器中三相全桥电路功率器件的开闭。

图4示出了一种永磁辅助式同步磁阻起/发电机起动模式控制结构图。起/发电机的起动控制即通过控制起/发电机产生电磁转矩拖动发动机提速至点火转速，实现对发动机的起动。通常起/发电机的起动过程分为恒转矩起动和恒功率起动。当起/发电机转速在0至ω_s之间时采用恒转矩起动，起/发电机转速在ω_s至点火转速之间时采用恒功率起动。其中，ω_s为切换转速。发动机开始起动时，起/发电机转速为0(ω_r＝0)，切换信号ss＝0，此时可以控制双路复用器选通恒定定子电流值作为起/发电机定子电流指令 是在预设的电流矢量角度下起动转矩T_e对应的定子电流幅值，且为恒定值，可以控制起/发电机产生恒定的转矩带动发动机起动，使起/发电机与发动机转速逐渐上升。当起/发电机转速ω_r超过切换转速ω_s时，切换信号ss＝1，可以控制双路复用器选通功率闭环计算值作为起/发电机定子电流指令其中功率闭环计算值可以通过计算有功功率指令P*与实际功率P的差值，然后将该差值输入功率环PI计算得到。实际功率P可以通过d、q轴电压U_d和U_q和d、q轴电流i_d和i_q计算得到。例如，实际功率P可以满足：

与此同时，即当起/发电机转速ω_r超过切换转速ω_s时，切换信号ss的上升沿信号触发功率指令P*与功率环PI积分初始值I₀置位，以确保从恒转矩起动向恒功率起动的平稳切换。功率指令P*设置为恒转矩起动结束时刻的有功功率P，功率环PI积分初始值I₀设置为

在恒功率起动阶段，起/发电机拖动发动机使发动机转速进一步上升。当发动机达到点火转速后，发动机点火起动并开始依靠自身输出转矩加速，至此起动阶段结束。由于发动机起动之后不再需要起/发电机产生电磁转矩，因此在检测到发动机转速达到点火转速后，配电系统可以发出指令控制直流侧直流电源接触器KM2断开并使电源变换器关闭全部PWM波，即关闭三相全桥电路。

在本实施例中，在控制双路复用器选通恒定定子电流值作为起/发电机定子电流指令，或者控制双路复用器选通功率闭环计算值作为起/发电机定子电流指令后，可以基于上述电流分配策略得到该工况下的起/发电机的d、q轴电流指令，然后可以基于上述电源变换器控制方法生成对电源变换器中三相全桥电路的控制信号，以通过三相全桥电路控制起/发电机，从而可以通过起/发电机带动发动机起动。

如图2所示，在起/发电机起动运行阶段，配电系统首先可以控制接触器KM3、KM1断开，KM2接通，使电源变换器直流侧经限流电阻接入起动电源，电源变换器直流侧支撑电容经电阻限流后逐渐可以充电至预设电压(例如，充电至270V)。当直流侧电容电压稳定到预设电压后，配电系统可以控制KM3接通，使电源变换器直流侧直接与起动电源相连，并给电源变换器控制电路发送信号使其控制电源变换器三相功率管开关动作，使起/发电机产生起动转矩。此起动转矩以磁阻转矩为主，以电磁转矩为辅。在起动转矩的作用下，起/发电机克服制动转矩加速并带动与起/发电机同轴连接的发动机加速。当发动机加速到点火转速后，发动机起动并自身开始提供加速转矩，此时不再需要电机提供加速转矩，故配电系统可以发送指令关闭三相全桥功率管，使电机电流和转矩都降为0，同时断开KM2。起动阶段持续到发动机提速到点火转速。在起动阶段，系统能量流向为从起动电源的电能到发动机的机械能。

图5示出了一种永磁辅助式同步磁阻起/发电机建压模式控制方法的流程图。建压模式控制指：在发动机起动后，起/发电机被发动机反托提速至建压转速时，电源变换器控制直流母线电压上升并稳定到预设电压(例如，预设电压为270V)。在发动机起动后，起/发电机处于不控状态，为使起/发电机从不控状态平滑地切换至稳压发电控制状态，即起/发电机从不受三相全桥电路控制的状态切换至稳压发电状态，起/发电机建压模式控制方法可以分三步进行，每一步的切换指令(或者也可以称之为控制指令)可以由上位机根据起/发电机转速、起/发电机相电流和直流母线电压进行判断后发送至电源变换器的控制电路。示例性的，当/发电机转速达到预设转速，起/发电机相电流稳定在电流预设值或电流预设范围，直流母线电压稳定在电压预设值或电压预设范围时，上位机可以向电源变换器的控制电路发送控制指令。在实际应用中，在不同的工况情况下，预设转速、电流预设值或电流预设范围、电压预设值或电压预设范围均有所不同，它们的具体数值可以由技术人员根据实际情况进行调整。：

第一步，基于上位机发送的第一控制指令，起/发电机从不控状态切换至电流内环闭环控制状态。其中，第一控制指令被配置为控制起/发电机从不控状态切换至电流内环闭环控制状态。示例性的，在切换前的不控制状态下，控制电路输出的PWM信号全部为低电平，即关闭全控桥式电路；切换至电流内环闭环控制状态后，起/发电机定子电流指令保持为0A，从而分配后的d、q轴电流内环指令和也保持为0A，然后按照上述电源变换器控制方法可以生成对电源变换器中三相全桥电路的控制信号(PWM信号)，使电源变换器的三相全桥电路功率管动作从而对起/发电机进行控制，使起/发电机相电流被控制为0A。

在起/发电机从不控状态切换至电流内环闭环控制时，电流内环PI控制器的积分器需要设置初始值，以防止PWM施加电压矢量与空载反电动势电压矢量不匹配而导致电机系统电流、电压波动。d、q轴PI积分器的初始值I₀可以满足：

I_0d＝ω_elec(L_di_d+ψ_f)＝ω_elecψ_f

I_0q＝ω_elecL_qi_q＝0V

式中，I_0d、I_0q为d、q轴PI积分初始值，ω_elec为起/发电机的电角速度。当切换到电流内环闭环控制后，由于PWM斩波损耗的存在，此时的直流侧电压值比不控状态时稍有降低，但电压可以保持稳定。

第二步，基于上位机发送的第二控制指令，起/发电机从电流内环闭环控制状态切换至电压外环闭环控制状态。其中，第二控制指令被配置为控制起/发电机从电流内环闭环控制状态切换至电压外环闭环控制状态。示例性的，从这一步开始，即切换至电压外环闭环控制状态后，d、q轴电流内环指令和将不再保持为0，而是先进行电压环PI计算得到定子电流指令然后经电流分配策略分配后获得d、q轴电流内环指令和为避免电压环指令比实际电压大太多而导致系统超调，在切换到电压外环闭环控制时，第一直流母线电压指令可以为电流内环闭环控制状态的直流母线电压值加一预设值。例如，可以加10V。在这一步中，可以基于第一直流母线电压指令和直流母线实时反馈电压的差值进行电压环PI计算得到定子电流指令其中，直流母线实时反馈电压可以通过电源变换器中的直流母线电压传感器采集得到。

第三步，基于上位机发送的第三控制指令，起/发电机保持电压外环控制状态，第一直流母线电压指令斜坡地上升至预设电压，例如上升至270V。其中，第三控制指令被配置为使起/发电机保持电压外环控制状态。相比于阶跃指令，斜坡电压指令可以有效地避免瞬态电流过大和直流侧电压超调的问题。至此，电源系统已经由不控状态平稳地转换到稳压控制状态。

如图2所示，当配电系统检测到发动机反托起/发电机提速到建压转速后，可以控制KM3闭合，KM1、KM2断开，此时上位机可以向电源变换器的控制电路发送控制指令，以生成起/发电机定子电流指令，从而使控制电路生成对电源变换器三相全桥电路的控制信号，进而使电源变换器带动起/发电机进行建压模式控制。电源变换器通过三相功率管开关动作控制起/发电机向直流侧电容中注入电流，使直流侧电容电压逐渐上升至预设电压。当电源变换器包括支撑电容或滤波电容时，此时的直流侧电容包括支撑电容或滤波电容；当电源变换器包括支撑电容和滤波电容时，此时的直流侧电容包括支撑电容和滤波电容。

图6示出了一种永磁辅助式同步磁阻起/发电机稳压发电模式控制结构的示意图。在起/发电机稳压发电阶段，由于要求直流母线电压稳定在预设电压(例如270V)，因此控制的外环须采用电压闭环控制。可以采用电压PI闭环控制加电流前馈的控制方法。例如，首先可以以预设电压值为第二直流母线电压指令，以直流母线实时电压为反馈，获取电压环PI计算值。例如，可以计算预设直流母线电压指令(例如，预设电压为270V)与采样得到的直流母线实时电压U_dc之间的电压差值，把计算得到的电压差值输入电压PI闭环控制器计算并经限幅后得到PI计算值。然后，可以根据直流母线电流获取直流母线电流前馈指令。例如，可以根据采样得到的直流母线电流i_dc计算直流母线电流前馈指令然后，可以根据得到的电压环PI计算值和直流母线电流前馈指令获得起/发电机定子电流指令。例如，可以把电压环PI计算值与直流母线电流前馈指令相加并取相反数，得到稳压发电控制的起/发电机定子电流指令之后，根据上述电源变换器控制方法，对起/发电机定子电流指令经电流分配策略分配后可以获得d、q轴电流内环指令和并可以按照电流闭环控制方法对起/发电机的d、q轴电流进行控制。最后可以生成控制电源变换器三相全桥电路的PWM波以对三相全桥电路进行控制从而实现起/发电机的稳压发电运行。取负数的目的是确保发电时电磁转矩为负，能量流向为从电机传向负载。电压环PI限幅方法可以采用Clamping积分抗饱和的方式以抑制瞬态时直流母线电压超调。由于PI控制的目的主要是通过积分作用消除直流母线电压静差，故PI控制器的整定k_p参数和Clamping限幅幅值可以选择较小的参数，这样有利于保证电压控制的稳定性和抑制电压超调。在突加/卸负载时，稳压发电模式控制的动态性能主要由直流母线电流前馈提供。直流母线电流前馈通过检测直流母线电流直接得到所需的电流前馈指令，动态性能优于单独依靠电压外环控制。

通过直流母线电流i_dc获得直流母线电流前馈指令的方法有两种，一种是通过实验制表，再经过查表法获得；另一种方法是公式计算。其中，通过公式计算时需要知道较为精确的电机参数。例如，采用公式计算方法时，直流母线电流前馈指令可满足下式：

如图2所示，在起/发电机进入稳压发电运行阶段时，配电系统控制KM1、KM3闭合，KM2断开，使电源系统与配电系统连接。当用电设备接入配电系统时，用电设备从电源变换器直流母线电容中吸收能量，直流母线电容电压下降，电源变换器检测到电压降低并相应提高起/发电机向直流母线电容的注入功率，使支撑电容和滤波电容电压恢复到预设电压(例如，预设电压为270V)。此过程中起/发电机向外输出功率是通过控制起/发电机电流产生制动转矩实现的。此制动转矩仍以磁阻转矩为主，以电磁转矩为辅，但其方向与起动运行阶段转矩方向相反。在稳压发电阶段，系统能量流向为从发动机的机械能到用电设备的电能。

本实施例提供的电源变换器控制方法可以分为起动模式控制、建压模式控制和稳压发电模式控制，共三种控制模式。三种控制模式的内环控制方法都是经定子电流指令分配后的d、q轴电流闭环控制。三种控制模式的不同之处在于定子电流指令的产生方法不同：当处于恒转矩起动模式时，定子电流指令由所需转矩确定；当处于恒功率起动模式时，定子电流指令由外环功率闭环计算得到；当处于建压模式时，定子电流指令分别按0电流指令和外环电压闭环计算得到；当处于稳压发电模式时，定子电流指令由外环电压闭环计算值加直流母线电流前馈值得到。

基于本实施例提供的电源变换器控制方法，仅采用一套功率器件即可以实现起/发电机的起动和发电功能，且适用于永磁辅助式同步磁阻起/发电机，可以使永磁辅助式同步磁阻起/发电机适用于航空高压直流起/发电源系统，具有功率密度高、效率高、电源系统动静态性能良好等优点。

本公开实施例还提供了一种电源变换器控制装置，该装置包括：

第一变换模块，被配置为通过坐标系变换将起/发电机相电流变换为起/发电机的d、q轴电流；

第二变换模块，被配置为通过电流分配策略将起/发电机定子电流指令分配到d-q坐标系，得到起/发电机的d、q轴电流内环指令；

第一计算模块，被配置为对所述d、q轴电流和所述d、q轴电流内环指令的差值进行PI计算后得到d、q轴电压指令；

第三变换模块，被配置为通过坐标系变换将所述d、q轴电压指令变换为α、β轴电压指令；

信号生成模块，被配置为通过SVPWM调制把所述α、β轴电压指令调制为对所述电源变换器中三相全桥电路的控制信号，所述三相全桥电路与起/发电机连接。

需要说明的是，上述实施例中提供的电源变换器控制装置在用来控制带有三相全桥电路的电源变换器时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构或程序划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的电源变换器控制装置与电源变换器控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

基于本实施例提供的电源变换器控制装置，仅采用一套功率器件即可以实现起/发电机的起动和发电功能，且适用于永磁辅助式同步磁阻起/发电机，可以使永磁辅助式同步磁阻起/发电机适用于航空高压直流起/发电源系统，具有功率密度高、效率高、电源系统动静态性能良好等优点。

本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令由用户设备的处理器执行时，使得用户设备执行上述任一实施例公开的方法。

本公开任一实施例提供的计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

本公开实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有适于所述处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行上述任一实施例公开的方法。

本公开任一实施例提供的电子设备可以是手机、电脑、平板电脑、服务器、网络设备等，或者也可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、磁碟或者光盘等。

举例来说，该电子设备可以包括：处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口和总线。其中处理器、存储器、输入/输出接口和通信接口通过总线实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器中，并由处理器来调用执行。

输入/输出接口用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口用于连接通信模块，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器、存储器、输入/输出接口和通信接口)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口以及总线，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含全部所述组件。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书实施例可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本说明书实施例各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

上述实施例阐明的系统、方法、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，在实施本说明书实施例方案时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。也可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。