[發(fā)明專利]一種無刷直流發(fā)電系統(tǒng)前饋控制方法及控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810548239.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN108649844B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張卓然;韓建斌;王宇坤;李進(jìn)才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P9/10
• 分類號(hào): H02P9/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

本發(fā)明提供的一種無刷直流發(fā)電系統(tǒng)前饋控制方法及控制系統(tǒng)，通過負(fù)載電流前饋環(huán)節(jié)對(duì)負(fù)載變化進(jìn)行快速響應(yīng)，當(dāng)大負(fù)載突加或突卸時(shí)，負(fù)載電流瞬間產(chǎn)生較大的變化，負(fù)載電流前饋環(huán)節(jié)立即參與勵(lì)磁電流I_f的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；慢速負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓主要由PI調(diào)節(jié)器控制，負(fù)載電流前饋環(huán)節(jié)根據(jù)所檢測(cè)到負(fù)載電流的波動(dòng)情況改變調(diào)節(jié)狀態(tài)，使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載電流有小幅波動(dòng)時(shí)，通過修正小負(fù)載電流波動(dòng)量，能夠避免小的負(fù)載電流波動(dòng)進(jìn)入前饋分量對(duì)系統(tǒng)造成擾動(dòng)，提升系統(tǒng)的抗干擾能力。所述的無刷直流發(fā)電系統(tǒng)前饋控制方法能夠應(yīng)對(duì)原動(dòng)機(jī)寬轉(zhuǎn)速變化工況下的穩(wěn)壓控制需求，前饋分量充分考慮了轉(zhuǎn)速的影響，提升了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流發(fā)電系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)壓控制方法，特別是指一種無刷直流發(fā)電系統(tǒng)前饋控制方法。

背景技術(shù)

無刷直流發(fā)電系統(tǒng)調(diào)壓控制方法，是將勵(lì)磁電流和輸出電壓等量采樣后通過控制算法運(yùn)算并輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無刷直流發(fā)電系統(tǒng)閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出的一種控制方法。

傳統(tǒng)的無刷直流發(fā)電系統(tǒng)調(diào)壓方式有雙閉環(huán)控制和三環(huán)控制：雙閉環(huán)控制是以輸出電壓環(huán)為外環(huán)，以勵(lì)磁電流環(huán)為內(nèi)環(huán)的調(diào)壓控制方法，通過兩級(jí)PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行輸出電壓的調(diào)節(jié)，在這種控制方法下當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)突加或突卸情況時(shí)，根據(jù)無刷直流發(fā)電機(jī)的外特性，負(fù)載電流和輸出電壓會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，由于濾波電容的穩(wěn)壓作用，輸出電壓的變化緩慢，僅通過輸出電壓的反饋量進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)速度緩慢，所以這種控制方法下系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)緩慢并且穩(wěn)定性差；三環(huán)控制中，加入了負(fù)載電流作為中間環(huán)，構(gòu)成了三環(huán)調(diào)壓控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠加快調(diào)壓控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)輸出電壓，但是傳統(tǒng)的前饋控制方法，根據(jù)負(fù)載電流線性計(jì)算得到前饋分量，負(fù)載電流的微小變化都會(huì)引起電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)，對(duì)控制硬件檢測(cè)電路和傳感器要求較高，系統(tǒng)抗擾能力差。

基于以上分析，本發(fā)明提出一種新型的前饋控制方法，以克服現(xiàn)有前饋控制方法的不足，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有前饋控制方法的不足，提供一種具有新型前饋閉環(huán)控制方法的無刷直流發(fā)電系統(tǒng)控制方法，在飛機(jī)、艦船、汽車等獨(dú)立電源直流發(fā)電系統(tǒng)中有重要應(yīng)用價(jià)值。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

無刷直流發(fā)電系統(tǒng)包括無刷直流發(fā)電機(jī)和無刷直流發(fā)電系統(tǒng)控制器。其中無刷直流發(fā)電機(jī)將原動(dòng)機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；無刷直流發(fā)電系統(tǒng)控制器將無刷直流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變換為直流電并輸出給負(fù)載。

無刷直流發(fā)電系統(tǒng)控制器由三相不控整流電路、濾波電容、勵(lì)磁功率電路、電流傳感器、電壓傳感器、勵(lì)磁電流調(diào)理電路、負(fù)載電流調(diào)理電路、輸出電壓調(diào)理電路、轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路、輔助電源和DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)組成，其中輔助電源分別給勵(lì)磁功率電路、DSP、勵(lì)磁電流調(diào)理電路、負(fù)載電流調(diào)理電路、輸出電壓調(diào)理電路供電；其中勵(lì)磁功率電路輸出端設(shè)置勵(lì)磁電流傳感器，采樣后的勵(lì)磁電流信號(hào)經(jīng)過勵(lì)磁電流調(diào)理電路輸入DSP；無刷直流發(fā)電機(jī)的輸出電壓經(jīng)過整流和濾波后，分別接負(fù)載和輸出電壓傳感器，采樣后的輸出電壓信號(hào)經(jīng)過輸出電壓調(diào)理電路輸入DSP；濾波電容輸出端設(shè)置負(fù)載電流傳感器，負(fù)載電流信號(hào)采樣后經(jīng)過負(fù)載電流調(diào)理電路輸入DSP；DSP通過控制算法對(duì)各量進(jìn)行計(jì)算產(chǎn)生PWM信號(hào)來控制勵(lì)磁電流大小。