[發明專利]發電機轉矩控制方法和控制系統

在審

• 申請號: 201610797187.1
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN107786142A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 高瑞
• 申請（專利權）人: 北京天誠同創電氣有限公司
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及發電機轉矩控制技術領域，更具體地說，涉及發電機轉矩控制方法和控制系統。

背景技術

傳統的發電機轉矩控制系統，又稱為發電機轉矩開環控制系統，其工作原理為：利用交軸電流解算公式將發電機轉矩給定值T_set解算為交軸電流給定值i_{q_set}，此交軸電流給定值i_{q_set}與交軸電流反饋值i_q的差值經過交軸電流調節器得到發電機電壓給定值，此發電機電壓給定值經過逆變器輸出用于控制發電機。

上述發電機轉矩開環控制系統動態響應速度快，但由于其在交軸電流解算過程中需要用到發電機參數，而發電機參數受制造公差和環境因素影響存在較大的誤差，造成發電機轉矩控制精度不高。

下面以發電機為永磁同步電機為例，舉例說明上述發電機轉矩開環控制系統存在的缺陷。

永磁同步電機轉矩開環控制系統方框圖如圖1所示，其中，永磁同步電機的交軸電流解算公式為

i_{q_set}＝T_set/(1.5*p*φ_f)

式中，p為永磁同步電機的極對數，φ_f為永磁同步電機磁鋼的磁場強度。

圖1中各環節傳遞函數如下：

交軸電流調節器(以交軸電流PI調節器為例)的傳遞函數為

逆變器的傳遞函數為

永磁同步電機的傳遞函數為

上述傳遞函數中，K_p為比例系數，K_i為積分系數，T_i為系統采樣時間，L_s為永磁同步電機電感，R為永磁同步電機電阻。

圖1中的部分與K_T部分共同構成了永磁同步電機的數學模型，具體的：經處理得到的實時交軸電流i_q與系數K_T相乘后得到永磁同步電機實時轉矩T_e，i_q的大小可通過電流傳感器測量以及計算得到。

分析圖1可知，由T_set到T_e的開環傳遞函數，等效于由i_{q_set}到i_q的開環傳遞函數，為

令等于則式(1)可以化簡為

基于式(2)，可得到由i_{q_set}到i_q的閉環傳遞函數

由于遠小于因此式(3)可以簡化為

由式(4)可知，在永磁同步電機轉矩開環控制下，永磁同步電機轉矩的響應特性可以用一階慣性環節描述，永磁同步電機轉矩達到穩態值的響應時間為一般小于5毫秒，動態響應速度較快。

但在利用交軸電流解算公式i_{q_set}＝T_set/(1.5*p*φ_f)將T_set解算為i_{q_set}時，由于受制造公差和環境因素影響，φ_f的實際值與理論值間的誤差可達到10％左右，因此解算得到的i_{q_set}也存在相同的誤差，進而導致永磁同步電機轉矩控制精度存在較大的誤差。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了發電機轉矩控制方法和控制系統，以實現在不影響發電機轉矩控制系統動態響應速度的前提下，提高發電機轉矩控制精度。

一種發電機轉矩控制方法，包括：

根據發電機轉矩與交軸電流的對應關系，將發電機轉矩給定值解算為第一交軸電流給定值；

將所述發電機轉矩給定值與發電機轉矩反饋值的差值作為發電機轉矩調節器的輸入，經所述發電機轉矩調節器輸出第二交軸電流給定值；

將所述第一、第二交軸電流給定值的總和與交軸電流反饋值的差值作為交軸電流調節器的輸入，經所述交軸電流調節器輸出發電機電壓給定值；

向逆變器輸入所述發電機電壓給定值以控制發電機。

其中，所述交軸電流調節器為交軸電流PI調節器，并且/或者，所述發電機轉矩調節器為發電機轉矩PI調節器。

可選地，在所述將所述發電機轉矩給定值與發電機轉矩反饋值的差值作為發電機轉矩調節器的輸入之前還包括：