[发明专利]一种针对宽转速范围航空高压直流发电机的调压控制装置及方法

说明书

本发明提出一种针对宽转速范围航空高压直流发电机的调压控制装置及方法，将PI调节环节及PWM信号生成改由数字式软件模块完成，PI参数可随高压直流发电机的工作状态进行实时整定，进而优化高压直流发电机稳态及瞬态输出电压波形。经过试验对比分析，在转速、负载均不发生变化时，数字式调压系统能将高压直流发电机输出电压调节至相关标准要求的范围内。而当转速发生变化或负载发生变化或转速与负载均发生变化时，模拟式调压系统的瞬态调节效果远不如数字式调压系统，通过对比分析可知，本发明提出的数字式调压控制系统改善了高压直流发电机输出电压的稳态及瞬态特性曲线，且实验结果曲线满足标准的要求，该发明切实有效。

技术领域

本发明属于航空电气技术，涉及一种针对宽转速范围航空高压直流发电机的调压控制装置及方法。

背景技术

目前单通道的航空高压直流发电系统主要包括高压直流发电机、发电机控制器、线路电流互感器、负载电流互感器、主接触器等产品。其中发电机控制器通过传统模拟式调压控制方法对高压直流发电机的输出电压进行调节，其调压控制子模块主要包括信号调理模块、PI调节模块、PWM信号生成模块和功率模块；参考电压信号以及调理后的发电机调压点电压信号输入至PI调节模块，PI调节模块输出调制信号至PWM信号生成模块，生成PWM波控制功率模块，由功率模块产生电压信号控制励磁电流。通过调节励磁电流大小达到调节高压直流发电机输出电压的目的。

随着宽转速范围航空高压直流发电机的研制发展，上述传统的模拟式调压控制系统已无法满足宽转速范围航空高压直流发电机输出电压的技术指标要求，主要原因是传统的模拟式调压控制系统PI调节环节是通过硬件电路搭建而成，因此其对应的PI参数无法随高压直流发电机的工作状态进行改变，当发电机转速增加或减少，增加负载或减少负载等工作情况发生时，往往会出现高压直流发电机的输出电压瞬态波形超过了相关标准的要求，对后端接入的负载会产生较大冲击，甚至会引发因电压过高烧毁负载的严重后果。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种针对宽转速范围航空高压直流发电机的调压控制装置，将PI调节环节及PWM信号生成改由数字式软件模块完成，PI参数可随高压直流发电机的工作状态进行实时整定，进而优化高压直流发电机稳态及瞬态输出电压波形。

本发明的技术方案为：

所述一种针对宽转速范围航空高压直流发电机的调压控制装置，包括PI调节模块和PWM信号生成模块，其特征在于：PI调节模块和PWM信号生成模块采用在数字式处理器中通过软件算法实现；在数字式处理器中，PI调节模块计算得到PWM波的占空比，然后输出给PWM信号生成模块，PWM信号生成模块输出对应占空比的PWM波；

所述PI调节模块接收参考电压信号、发电机调压点电压信号以及发电机转速信号；根据公式得到PWM波的占空比：

D(k)＝K₀E(k)-K₁E(k-1)+D(k-1)

其中D(k)和D(k-1)为当前和上一周期的占空比，E(k)和E(k-1)为当前和上一周期的发电机调压点电压实际值与参考电压值的偏差，K₀和K₁分别为数字调压算法中的系数，

K_p和K_i分别为根据发电机转速信号整定的PI参数，T为PI调节周期。

进一步的优选方案，所述一种针对宽转速范围航空高压直流发电机的调压控制装置，其特征在于：在PI调节模块中，先对发电机调压点电压信号进行判断，若发电机调压点电压小于220V，则调节占空比为0.9，若发电机调压点电压大于290V，则调节占空比为0，若发电机调压点电压处于220V～290V之间，则根据参考电压信号、发电机调压点电压信号以及发电机转速信号进行PI调节。