[发明专利]一种永磁同步发电机整流稳压装置及控制方法

说明书

本发明提供一种永磁同步发电机整流稳压装置及控制方法，其中，装置包括：用于将发电机输出交流电整流为直流电的主功率电路模块；用于产生PWM驱动信号的控制驱动模块；其中，主功率电路模块包括三相桥臂和支撑电容；每相桥臂包括MOSFET和功率二极管，每相PWM驱动信号对应驱动一相桥臂的MOSFET，以控制该MOSFET通断。本发明根据三相相电流值、直流电的输出电压值、以及目标稳压值，生成PWM驱动信号，利用PWM驱动信号控制MOSFET通断，实现整流稳压输出，整流稳压过程无需发电机转子位置信息，从而避免了因位置传感器故障或位置估算不准导致的动静性能恶化，甚至失去稳定性的风险，有效提高了整流稳压的可靠性。

技术领域

本发明涉及永磁同步发电机发电领域，尤其涉及一种永磁同步发电机整流稳压装置及控制方法。

背景技术

目前可应用于永磁同步发电机(PMSG)的整流稳压方式主要包括基于二极管的不可控整流、基于晶闸管的半(相)控整流以及基于全控器件及脉冲宽度调制技术(PWM)的PWM整流。半控整流及PWM整流具有电压可调的特点，在存在负载变化、电机转速变化情况且需要稳压发电的场合，必须采用半控或全控整流。

为实现半控或全控整流，两种控制方法都需要电机的位置信息，因此在整流系统中一般都会加装电机同轴的位置传感器(如光电编码器、旋转变压器)。这些位置传感器存在以下一系列问题：易受环境电磁干扰，降低了系统的可靠性；位置传感器处于发电机侧，可能难以在恶劣的环境下长时间稳定工作；适用速度范围有限，当发电机转速过高时，位置传感器可能无法跟踪到实际位置。

发明内容

为了解决上述技术问题的至少一个，本发明提供一种永磁同步发电机整流稳压装置及控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明的实施例提供了一种永磁同步发电机整流稳压装置，包括：

主功率电路模块，用于将发电机输出的交流电整流为直流电；

控制驱动模块，用于基于发电机输出的三相相电流值、直流电的输出电压值、以及整流稳压的目标稳压值，生成三相PWM驱动信号；

其中，所述主功率电路模块包括三相桥臂和支撑电容，所述支撑电容与所述三相桥臂并联；每相桥臂与所述发电机的一个相线相连；每相桥臂包括一个MOSFET和一个功率二极管，每相所述PWM驱动信号对应驱动一相所述桥臂的MOSFET，以控制该所述MOSFET接通或关断。

作为可选的实施方式，所述控制驱动模块包括：

PI控制器，用于基于所述输出电压值和所述目标稳压值的差值，获得所述发电机的短路占空比；

三角载波比较器，用于将所述短路占空比与预设频率的三角波做比较，获得比较结果；

求符号函数模块，用于基于所述三相相电流值，获取所述发电机每个相电流的方向；

双路复用器，用于基于所述比较结果和三相所述相电流的方向，生成三相所述PWM驱动信号；

所述每相所述PWM驱动信号对应驱动一相所述桥臂的MOSFET，以控制该所述MOSFET接通或关断，包括：

基于所述比较结果和每个所述相电流的方向，所述PWM驱动信号控制所述MOSFET接通或关断。

作为可选的实施方式，所述控制驱动模块包括：

控制模块，用于基于发电机输出的三相相电流值、直流电的输出电压值、以及整流稳压的目标稳压值，生成三相PWM信号；

驱动模块，用于对所述三相PWM信号进行电平调整，以获得具有一定电压幅值和电流输出能力的PWM驱动信号。