[發(fā)明專利]航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸入電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法

有效

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• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107743002B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋繼捷;程焱;寇潔
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西航空電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02P9/30
• 分類號: H02P9/30
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸入電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法屬于數(shù)字電壓調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是采用三相PWM可控整流電路對勵(lì)磁輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)過程中，發(fā)明了一種根據(jù)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)改變電壓參考值的方法。本發(fā)明在航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)中，可以根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)勵(lì)磁輸入電壓。尤其在高轉(zhuǎn)速下，采用本發(fā)明技術(shù)方法降低勵(lì)磁輸入電壓，降低了對功率管的開關(guān)特性要求。在航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)的數(shù)字調(diào)壓技術(shù)中，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)勵(lì)磁輸入電壓，可以有效的緩解電機(jī)全轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)卸載瞬態(tài)電壓過沖的現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸入電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法屬于數(shù)字電壓調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對于飛機(jī)系統(tǒng)來說，電源系統(tǒng)肩負(fù)著整個(gè)飛機(jī)的供電功能。而飛機(jī)電源系統(tǒng)的調(diào)壓方式有模擬調(diào)壓和數(shù)字調(diào)壓兩種方式。模擬調(diào)壓器存在模擬電路固有的缺點(diǎn)，如調(diào)整參數(shù)困難，不易獲得對各種狀態(tài)均使用的電路參數(shù)等。近年來數(shù)字控制技術(shù)得以迅速發(fā)展，飛機(jī)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制是必然趨勢。

所謂數(shù)字調(diào)壓器，其原理是將發(fā)電機(jī)的輸出電壓經(jīng)過檢測調(diào)理電路后，由A/D轉(zhuǎn)換模塊對其進(jìn)行采樣變換，成為數(shù)字量信號。根據(jù)該數(shù)字量，采用合適的控制算法產(chǎn)生PWM波，再經(jīng)過功率放大后控制勵(lì)磁回路中功率管的開關(guān)狀態(tài)。其中永磁機(jī)三相輸出電壓整流濾波后作為勵(lì)磁源。控制算法跟蹤輸出電壓的變化，改變PWM的占空比，從而調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。具體如圖1所示。可見在數(shù)字調(diào)壓器中勵(lì)磁源，即永磁機(jī)三相輸出電壓經(jīng)整流濾波后的電壓非常重要。

在寬變頻交流三級電機(jī)中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍較大。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，永磁機(jī)電壓升高，勵(lì)磁的放大作用也會增強(qiáng)，從而使主發(fā)電機(jī)功率變大。由于在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需保證在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)滿足對二倍額定負(fù)載的短時(shí)間帶載能力，所以在寬變頻交流三級電機(jī)的設(shè)計(jì)中，會普遍將永磁機(jī)電壓設(shè)計(jì)偏高。因此在電機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，永磁機(jī)電壓會出現(xiàn)過高的情況，數(shù)字調(diào)壓器的控制算法產(chǎn)生占空比過小的PWM波，即控制勵(lì)磁開關(guān)的功率管驅(qū)動(dòng)信號的占空比過小(一般會小于3％)，會導(dǎo)致功率管發(fā)熱嚴(yán)重，損耗過大，故障率變高，效率變低，壽命變短，甚至出現(xiàn)不能在一個(gè)周期內(nèi)完成有效的開關(guān)動(dòng)作。而目前絕大多數(shù)航空變頻交流發(fā)電系統(tǒng)并未對永磁機(jī)整流后電壓(即勵(lì)磁輸入電壓)采取任何調(diào)節(jié)控制策略，如圖2所示的三相不可控整流電路結(jié)構(gòu)。所以，現(xiàn)有技術(shù)中存在無法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)勵(lì)磁輸入電壓的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：在基于航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)的數(shù)字調(diào)壓技術(shù)中通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)勵(lì)磁輸入電壓一方面提高功率管的使用率，另一方面緩解數(shù)字調(diào)壓卸載瞬態(tài)電壓過沖的現(xiàn)象。

本發(fā)明的技術(shù)方案：航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸入電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述方法采取以下步驟：

1)永磁機(jī)的輸出電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片采樣變換，成為數(shù)字量；

2)DSP根據(jù)步驟1中獲得的數(shù)字量利用控制算法產(chǎn)生PWM波，該P(yáng)WM波驅(qū)動(dòng)永磁機(jī)整流回路中功率管的開關(guān)狀態(tài)；

3)控制算法跟蹤永磁機(jī)三相輸出經(jīng)整流后的電壓的變化，改變PWM波的占空比，PWM波控制功率管的導(dǎo)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間，從而達(dá)到調(diào)節(jié)勵(lì)磁輸入電壓的目的；

在勵(lì)磁輸入電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程中，電壓參考值根據(jù)不同轉(zhuǎn)速按照以下公式計(jì)算：

U_{dc_ref}＝α-β*r⁴+δ*r³-σ*r²，

其中U_{dc_ref}為電壓參考值，α、β、δ、σ為待整定參數(shù)，r為轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)在全轉(zhuǎn)速下對勵(lì)磁輸入電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明實(shí)施例提供一種適用于航空三級式變頻交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸入電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)技術(shù)。