[發明專利]雙凸極發電機電壓調節控制方法

有效

• 申請號: 201410375850.X
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104113248A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 戴衛力;丁駿;田浩
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H02P9/14
• 分類號: H02P9/14
• 代理公司: 常州市天龍專利事務所有限公司 32105
• 代理人: 周建觀

技術領域

本發明具體涉及一種雙凸極發電機電壓調節控制方法。

背景技術

上世紀90年代由美國Lipo教授提出的雙凸極電機，經過多年的研究與發展，已在許多領域得到了應用。該電機的轉子結構簡單，轉子上無繞組，無銅損，適合高速運行，因而較適合作高速發電機使用。根據不同的勵磁方式，雙凸極電機的衍生型——電勵磁和混合勵磁雙凸極電機，由于存在勵磁繞組，調節電機磁場方便，尤其適合發電應用場合。另外，當發電機出現故障而使得輸出電壓過高時，可以通過切斷勵磁電流進行發電機滅磁，使輸出電壓為零。盡管針對電勵磁和混合勵磁雙凸極發電機的勵磁調節器（即發電機電壓調節器）很早就被人提出并加以應用，但其控制方式依然是傳統的輸出電壓反饋PI控制，動態性能較差，后經改進，引入了勵磁電流前饋控制，改善了發電機的動態性能。發電機在長期運行狀態下，由于溫度等環境因素變化，發電機各相繞組的電阻將會增加，為維持既定的輸出功率，勵磁電流將會增大，以維持輸出恒定的電樞電流，發電機的參數將會改變，其發電機輸出電壓與勵磁電流輸入間的傳遞函數結構將會發生改變，原有的固定PI參數就不一定是最佳參數，發電機性能下降，根據實驗數據證明，發電機的輸出電壓跌落低于6.5V，且其勵磁電流變化在7.5-15A之間，而輸出電壓恢復時間在500ms。??

發明內容

本發明的目的是：提供一種能夠克服發電機系統由于長期運行，結構參數變化而導致的發電性能下降的缺點，并提高電機的動態響應的雙凸極發電機電壓調節控制方法，以克服現有技術的不足。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：一種雙凸極發電機電壓調節控制方法，包括雙凸極發電機、與負載電路電連接的交-直流轉換電路以及勵磁調節器；所述雙凸極發電機的A、B、C三相電壓輸出端與交-直流轉換電路的輸入端電連接，交-直流轉換電路的輸出端與勵磁調節器相應的連接端電連接，所述雙凸極發電機的勵磁繞組連接端與勵磁調節器相應的連接端電連接，其創新點在于，其具體控制步驟是：

步驟a、所述勵磁調節器包括勵磁功率變換器，而勵磁功率變換器包括開關管Q₁、Q₂，且開關管Q₁為恒導通狀態，根據所述交-直流轉換電路的濾波電路的電容C_o值和負載電路的最大負載值R_L，建立勵磁功率變換器的開關管Q₂的滑模方程S；方程表達式如下:

??????????????????????????公式1

????其中：α₁、α₂、α₃表示的是滑模系數，β表示的是經勵磁調節器的輸出電壓檢測電路處理后輸出的電壓縮放比例；β/C_o表示的是經勵磁調節器的電容電流檢測電路處理后輸出的電壓縮放比例；U_r為雙凸極發電機通過交-直流轉換電路輸出的直流電壓參考值；U₀為雙凸極發電機輸出的三相電壓送至交-直流轉換電路得到的直流電壓；k表示當前采樣時刻；U₀（k）為所述直流電壓U₀在經過輸出電壓檢測電路后當前采樣時刻的值；I_Co[k]為流過電容C_o的電流I_Co經過電容電流檢測電路后當前采樣時刻的值；T為勵磁調節器的DSP微處理器的定時器T1所設定的采樣周期；e[k]為雙凸極發電機輸出的直流電壓參考值U_r與U₀（k）的差值；L為雙凸極發電機的電感，其值為A相和B相的相電感之和減去2倍的A、B相間互感；?

由公式1可得：

????????????????????公式2

由公式2得：

公式3