[发明专利]一种基于交流双向励磁的恒压恒频发电控制方法

说明书

本发明提出一种基于交流双向励磁的恒压恒频发电控制方法，通过采集主发电机的转速、定子绕组三相电压、三相电流作为输入量，通过双向励磁控制算法模块输出变占空比的PWM波，给发电机提供方向可变的励磁电流，通过调节交流励磁电流的幅值和频率，实现变速恒频控制。本发明采用的控制方法简单，调节性能优良，提高了变速发电系统的发电效率、可靠性、稳定性和高效性，在工程应用领域有很强的使用价值，对于未来飞机变速恒频电源系统性能的提升有着重要意义。

技术领域

本发明属于航空变速发电系统设计技术领域，涉及的一种基于交流双向励磁的恒压恒频发电控制方法，用于航空变速发电系统。

背景技术

目前航空交流电源系统实现恒频发电的技术途径有两种：一种是恒速恒频交流电源系统采用恒速传动装置,将航空发动机变化的转速转换为恒定转速，驱动发电机发出400HZ恒频交流电。该系统具有较多缺点，例如结构复杂、重量大、成本高、转换效率低、可靠性、维修性较差。

另一种是变速恒频交流电源系统采用变频器，发电机由飞机发动机直接传动，发出变频交流电，其频率变化范围与发动机的转速变化范围一致，通过功率变换器将变频交流电转换成400Hz恒频交流电。该系统也具有重量和体积大的缺点，由于采用大量大功率电子器件,发热较大，影响电源系统的安全和效率。

因此，寻求一种效率高、可靠性和维修性好、结构简单、体积重量小的恒频发电系统已获得广泛关注。

发明内容

本发明对传统的恒频发电系统进行改进，提出一种基于交流双向励磁的恒压恒频发电控制方法。双向励磁的恒频交流发电系统原理框图如图1所示。系统由变速恒频发电机、带双向励磁控制单元的发电机控制器组成。控制器通过采集发电机的转速、定子绕组三相电压、三相电流作为输入量，通过双向励磁控制算法模块输出变占空比的PWM波，给发电机提供方向可变的励磁电流，通过调节交流励磁电流的幅值和频率，实现变速恒频控制。

具体本发明中的基于交流双向励磁的恒压恒频发电控制方法包括以下步骤：

步骤一：采集变速恒频交流发电系统中主发电机输出端三相电压u_a、u_b、u_c，经过CLARK坐标变换后得到两相静止电压u_α、u_β；

步骤二：根据电压磁链观测器得出定子电压矢量幅值U_s、磁链矢量幅值

其中

步骤三：将定子电压参考值与实测反馈值U_s的误差经过PI调节器输出发电机电磁转矩指令值根据公式

得到转子励磁电流的q轴分量指令值其中p为微分算子，L_s为定子自感，L_m为定转子互感；

步骤四：将定子磁链参考值与观测到的实际值误差经过PI调节器得到转子励磁电流的d轴分量指令值

步骤五：经过逆PARK坐标变换后得到两相静止坐标系下转子励磁电流的α轴、β轴分量

步骤六：经过逆CLARK变换后，得到ABC坐标系下转子励磁电流

步骤七：ABC坐标系下励磁电流指令值分别与实际检测的转子励磁电流反馈值i_ar、i_br、i_cr经过电流滞环控制输出6路PWM波，利用6路PWM波控制旋转变换器输出幅值、频率可变的三相交流励磁电流，从而在主发电机定子绕组得到恒压恒频的三相交流电。