[发明专利]双凸极发电机电压调节控制方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种双凸极发电机电压调节控制方法。

背景技术

上世纪90年代由美国Lipo教授提出的双凸极电机，经过多年的研究与发展，已在许多领域得到了应用。该电机的转子结构简单，转子上无绕组，无铜损，适合高速运行，因而较适合作高速发电机使用。根据不同的励磁方式，双凸极电机的衍生型——电励磁和混合励磁双凸极电机，由于存在励磁绕组，调节电机磁场方便，尤其适合发电应用场合。另外，当发电机出现故障而使得输出电压过高时，可以通过切断励磁电流进行发电机灭磁，使输出电压为零。尽管针对电励磁和混合励磁双凸极发电机的励磁调节器（即发电机电压调节器）很早就被人提出并加以应用，但其控制方式依然是传统的输出电压反馈PI控制，动态性能较差，后经改进，引入了励磁电流前馈控制，改善了发电机的动态性能。发电机在长期运行状态下，由于温度等环境因素变化，发电机各相绕组的电阻将会增加，为维持既定的输出功率，励磁电流将会增大，以维持输出恒定的电枢电流，发电机的参数将会改变，其发电机输出电压与励磁电流输入间的传递函数结构将会发生改变，原有的固定PI参数就不一定是最佳参数，发电机性能下降，根据实验数据证明，发电机的输出电压跌落低于6.5V，且其励磁电流变化在7.5-15A之间，而输出电压恢复时间在500ms。  

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够克服发电机系统由于长期运行，结构参数变化而导致的发电性能下降的缺点，并提高电机的动态响应的双凸极发电机电压调节控制方法，以克服现有技术的不足。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种双凸极发电机电压调节控制方法，包括双凸极发电机、与负载电路电连接的交-直流转换电路以及励磁调节器；所述双凸极发电机的A、B、C三相电压输出端与交-直流转换电路的输入端电连接，交-直流转换电路的输出端与励磁调节器相应的连接端电连接，所述双凸极发电机的励磁绕组连接端与励磁调节器相应的连接端电连接，其创新点在于，其具体控制步骤是：

步骤a、所述励磁调节器包括励磁功率变换器，而励磁功率变换器包括开关管Q₁、Q₂，且开关管Q₁为恒导通状态，根据所述交-直流转换电路的滤波电路的电容C_o值和负载电路的最大负载值R_L，建立励磁功率变换器的开关管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的输出电压检测电路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的电容电流检测电路处理后输出的电压缩放比例；U_r为双凸极发电机通过交-直流转换电路输出的直流电压参考值；U₀为双凸极发电机输出的三相电压送至交-直流转换电路得到的直流电压；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后当前采样时刻的值；T为励磁调节器的DSP微处理器的定时器T1所设定的采样周期；e[k]为双凸极发电机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