[发明专利]一种用于三级式无刷同步电机的多环调压控制方法

说明书

本发明实施例公开了一种用于三级式无刷同步电机的多环调压控制方法，涉及同步电机技术领域，实现了不需要对电机进行精确建模，不需要增加额外的DC‑DC变换器。本发明包括：利用三级式无刷同步电机的转速信号，更新电压环的模糊PI控制器的Kp值初始增益；利用模糊PI控制器输出的电流信号与负载电流前馈的电流信号的和，作为励磁电流环的参考值，并进一步获取交流励磁机励磁电流的误差；将误差输入到励磁电流环的PI控制器中，在数字发电机控制器(GCU)中输出PWM信号，来控制三级式无刷同步电机的励磁功率电路中MOSFET的开通或关断，从而控制交流励磁机励磁电流的大小，来维持电压稳定。本发明适用于飞机变频交流发电系统。

技术领域

本发明涉及同步电机技术领域，尤其涉及一种用于三级式无刷同步电机的多环调压控制方法。

背景技术

三级式无刷同步电机由永磁发电机、交流励磁机、旋转整流器和主电机构成，相比于传统的有刷电机取消了电刷和滑环，结构更加安全可靠，是目前飞机变频交流发电系统中应用最广泛的主发电机。飞机变频交流发电系统相比于恒频发电系统结构简单，安全可靠，但是同样为数字电压调节带来了很多问题：一个是永磁发电机在宽转速范围内切换大功率负载时动态特性差的问题；另一个是转速越高，永磁发电机输出电压越高，而此时相同负载下需要的交流励磁机励磁电流越小，因此传统的定PI参数很难满足维持调压系统前向通道的开环增益，维持系统稳定。

针对上述的第一个问题，目前已经有的解决措施，主要是根据三级式无刷同步电机的数学模型来理论推导交流励磁机励磁电流和主电机输出的d轴电流的关系，从而引入d轴电流前馈，来加快动态响应。但是这种解决措施中需要知道转子位置信息，因此需要在发电机控制器中安装位置解码芯片或者采用无位置算法，这就又会使发电机控制器结构或者算法变复杂，大量消耗数字处理器(DSP)的计算资源。并且由于十分依赖于电机精确的模型，而三级式无刷同步电机结构复杂，很难对电机进行精确建模，就算是根据各不同的电机分别花费了大量成本设计关系模型，不同电机在不同工况下的模型也存在比较大的差异，通用性很差。

针对第二个问题也存在一些解决方案，比如：公开号CN103441724的专利在永磁副励磁机和交流励磁机之间加一级DC-DC变换器，设计DC-DC变换器的输入输出特性曲线，使得发电机在任何转速下发电机空载端电压为基准电压时，励磁主功率管的占空比均恒定。但是需要增加额外的DC-DC变换器，会使发电机控制器结构变复杂，并且增加了发电机控制器的重量，不适用于重量限制要求高的航空器。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于三级式无刷同步电机的多环调压控制方法，不需要对电机进行精确建模，通过调节特性来设计三级式无刷同步电机的负载电流前馈，能够很好地适应电机，改善电机在不同转速下切换大功率负载的动态特性；且通过转速反馈就可以保证调压系统前向通道的开环增益不变，从而维持系统稳定性，不需要增加额外的DC-DC变换器。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种用于三级式无刷同步电机的多环调压控制方法，包括：

利用所述三级式无刷同步电机的转速信号n，更新电压环的模糊PI(比例积分)控制器的Kp值初始增益,其中，Kp值为所述模糊PI控制器中比例控制的系数；

利用所述模糊PI控制器输出的电流信号I_ef1^*与负载电流前馈的电流信号I_ef2^*的和I_ef^*，作为励磁电流环的参考值，利用I_ef^*和三级式无刷同步电机的交流励磁机励磁电流实际反馈值I_ef，获取交流励磁机励磁电流的误差I_{ef_err}；