[发明专利]双凸极发电机电压调节控制方法

权利要求书

1.一种双凸极发电机电压调节控制方法，包括双凸极发电机（1）、与负载电路（4）电连接的交-直流转换电路（2）以及励磁调节器（3）；所述双凸极发电机（1）的A、B、C三相电压输出端与交-直流转换电路（2）的输入端电连接，交-直流转换电路（2）的输出端与励磁调节器（3）相应的连接端电连接，所述双凸极发电机（1）的励磁绕组连接端与励磁调节器（3）相应的连接端电连接，其特征在于，其具体控制步骤是：

步骤a、所述励磁调节器（3）包括励磁功率变换器（3-4），而励磁功率变换器（3-4）包括开关管Q₁、Q₂，且开关管Q₁为恒导通状态，根据所述交-直流转换电路（2）的滤波电路（2-2）的电容C_o值和负载电路（4）的最大负载值R_L，建立励磁功率变换器（3-4）的开关管Q₂的滑模方程S；方程表达式如下:

                            公式1

    其中：α₁、α₂、α₃表示的是滑模系数，β表示的是经励磁调节器（3）的输出电压检测电路（3-2）处理后输出的电压缩放比例；β/C_o表示的是经励磁调节器（3）的电容电流检测电路（3-1）处理后输出的电压缩放比例；U_r为双凸极发电机（1）通过交-直流转换电路（2）输出的直流电压参考值；U₀为双凸极发电机（1）输出的三相电压送至交-直流转换电路（2）得到的直流电压；k表示当前采样时刻；U₀（k）为所述直流电压U₀在经过输出电压检测电路（3-2）后当前采样时刻的值；I_Co[k]为流过电容C_o的电流I_Co经过电容电流检测电路（3-1）后当前采样时刻的值；T为励磁调节器（3）的DSP微处理器（3-3）的定时器T1所设定的采样周期；e[k]为双凸极发电机（1）输出的直流电压参考值U_r与U₀（k）的差值；L为双凸极发电机（1）的电感，其值为A相和B相的相电感之和减去2倍的A、B相间互感； 

由公式1可得：

                        公式2

由公式2得：

 公式3

上述的公式2和公式3中，S[k]为当前采样时刻的滑模方程S输出的值；S[k-1]为前一采样时刻的滑模方程S输出的值；△S[k]为当前采样时刻的滑模方程S输出的增量，即为滑模方程S在当前采样时刻输出值S[k]与前一采样时刻输出值S[k-1]之差；I_Co[k-1]为流过电容C_o的电流经过电容电流检测电路（3-1）后前一采样时刻的值；e[k-1]为直流电压参考值U_r与前一采样时刻U₀（k-1）的差值； 

步骤b、由所述励磁调节器（3）的DSP微处理器（3-3）进行功能口设定并初始化变量；

将DSP微处理器（3-3）的PWM1、PWM2口定义为I/O口，并初始化模数转换通道ADCINA0和ADCINA1；设定U_r=0、U₀（k）=0、U₀[k-1]=0、I_Co[k]=0、I_Co [k-1]=0、e[k]=0、e[k-1]=0、 S[k]=0、 S[k-1]=0、 ΔS[k]=0; 根据公式1进行参数计算，并设定α₁、α₂、α₃的值；

步骤c、初始化DSP微处理器（3-3）的定时器T1，并由定时器T1管理AD中断，定义并使能AD中断；初始化DSP微处理器（3-3）的定时器T2，并产生固定频率的三角形载波：

设定所述DSP微处理器（3-3）中定时器T1的工作模式为连续增模式，且设定定时器T1的周期寄存器T1PR中的值，并初始化定时器T1的计数寄存器T1CNT中的值为零，利用定时器T1的周期中断响应启动AD中断，即AD中断的响应条件为定时器T1的计数寄存器T1CNT中的值等于定时器T1的周期寄存器T1PR中的设定值；

设定DSP微处理器（3-3）中定时器T2的工作模式为连续增减模式，且定时器T2的计数寄存器T2CNT中的值为零；定时器T2的周期寄存器T2PR中的设定值为： 

                                               公式4

上述公式4中，为定时器T2的工作频率，为所造三角载波的频率；定时器T1的周期寄存器T1PR中的设定值小于定时器T2的周期寄存器T2PR中的设定值；

启动定时器T1的计数寄存器T1CNT和定时器T2的计数寄存器T2CNT，由所述DSP微处理器（3-3）的定时器T1的计数寄存器T1CNT开始进行计数；所述DSP微处理器（3-3）的定时器T2的计数寄存器T2CNT开始进行计数，从而产生固定频率为f_s的三角形载波；

步骤d、当定时器T1的计数寄存器T1CNT中的值等于定时器T1的周期寄存器T1PR中的设定值时，响应AD中断，计数寄存器T1CNT自动清零，检测当前时刻双凸极发电机（1）通过交-直流转换电路（2）输出的直流电压U₀，并送至DSP微处理器（3-3）的模数转换通道ADCINA1进行模数转换后得到当前时刻的双凸极发电机输出检测电压U₀（k）；检测流过滤波电路（2-2）的电容C₀的电流I_Co，并送至DSP微处理器（3-3）的模数转换通道ADCINA0进行模数转换后得到当前时刻的电容电流I_Co[k]；

步骤e、计算当前时刻e[k]= U_r - U₀[k]；并按公式2计算滑模面方程S输出在当前时刻的增量ΔS[k]和S[k]；比较S[k]与周期寄存器T2PR中的设定值，若S[k]≥周期寄存器T2PR中的设定值，则开通开关管Q₂，且令S[k]= 周期寄存器T2PR中的设定值；否则，比较S[k]≤0是否成立，若S[k]≤0，则关断开关管Q₂，并令S[k]=0；否则，比较S[k]与计数寄存器T2CNT中的值，若S[k]≥计数寄存器T2CNT中的值，则开关管Q₂导通，励磁电流上升，双凸极发电机（1）通过交-直流转换电路（2）输出的直流电压上升；若S[k]<计数寄存器T2CNT中的值，则开关管Q₂关断，励磁电流下降，双凸极发电机（1）通过交-直流转换电路（2）输出的直流电压减小；

再按如下公式更新数值，以便进行在下一次AD中断响应时，计算滑模面方程S输出并给出开关管Q₂的通断状态，

                                             公式5

在更新数值后，则开关管Q₂完成了1次通断调整；当定时器T1的计数寄存器T1CNT中的值再次等于定时器T1的周期寄存器T1PR中的设定值时，重复步骤d和步骤e，通过实时对开关管Q₂通断的调整，可实现对双凸极发电机（1）通过交-直流转换电路（2）输出直流电压的调整。