一种发电机控制方法、装置及轴带发电系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种发电机的控制方法、装置及轴带发电系统，该方法包括：获取发电机输出交流电压经整流器整流后对应的直流母线电压以及同步相位角；将直流母线电压和预设参考电压输入至预设电压调节环进行调节以获取第一转矩电流；基于克拉克变换，将发电机输出的三相电流转换成两相电流；基于帕克变换和同步相位角，将两相电流转换成第二转矩电流和励磁电流；对第一转矩电流和第二转矩电流相减后进行PI调节以生成第一调节电压，以及对励磁电流和预设参考电流相减后进行PI调节以生成第二调节电压；基于反帕克变换和同步相位角，将第一调节电压和第二调节电压变换后输入至PWM调节器以控制所述整流器，使得所述发电机输出稳定的直流母线电压。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机控制方法、装置及轴带发电系统
本专利技术涉及电力电子领域，尤其涉及一种发电机控制方法、装置及轴带发电系统。
技术介绍
目前，传统轴带发电系统如图1所示，系统中的同步发电机在柴油机的驱动下发电运行，为变频器提供三相交流电源，整流器输出的直流电压可连接单台或多台逆变器，逆变器可与备用发电机并网连接，也可独立控制电机或照明设备等。这种轴带发电系统可以应用在船舶发电系统、油田抽油系统或码头供电系统中，但是，传统轴带发电系统无法适应特殊环境且存在很多缺点，比如应用在船舶发电系统存在以下缺点：1、轴带发电机受到海况的影响较大，一旦遇到风浪，柴油机的转速变化将会造成同步发电机输出的电源频率和电压的波动，从而引起整流器输出的直流电压的波动，进而影响后级逆变器的稳定输出。2、采用二级管整流能量完全无法回馈。为了解决上述问题，目前出现一些新兴技术，研究得比较多技术是PWM整流器和PWM逆变器组成的四象限变频器方案，如图2所示。该方案将同步发电机当作三相交流电源，通过三相IGBT整流器与同步发电机相连，对其进行PWM整流控制。该技术虽然可解决轴带发电机转速不稳而引起的电源质量问题，但该方案也存在以下缺点：柴油机的转速变化范围很宽，速度波动大，PWM整流器控制算法中很难对快速变化的发电机运行转速进行锁相；在PWM整流器的拓扑中需要配上三相电抗器，系统复杂、成本高；对于一些高转速的同步电机无法采用PWM整流控制技术。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种发电机控制方法、装置及轴带发电系统，旨在降低轴带发电系统的成本，并控制发电机输出稳定的直流母线电压。第一方面，提供了一种电机控制方法，应用于轴带发电系统，所述控制方法包括：获取发电机输出交流电压经整流器整流后对应的直流母线电压；获取所述发电机的同步相位角；将所述直流母线电压和预设参考电压输入至预设电压调节环进行调节以获取第一转矩电流；基于克拉克变换，将所述发电机输出的三相电流转换成两相电流；基于帕克变换和所述同步相位角，将所述两相电流转换成第二转矩电流和励磁电流；将所述第一转矩电流和第二转矩电流相减后再进行PI调节以生成第一调节电压，以及将所述励磁电流和预设参考电流相减后再进行PI调节以生成第二调节电压；基于反帕克变换和所述同步相位角，将所述第一调节电压和第二调节电压变换后输入至PWM调节器以控制所述整流器，使得所述发电机输出稳定的直流母线电压。第二方面，还提供了一种发电机控制装置，所述装置包括：第一获取模块，用于获取发电机输出交流电压经整流器整流后对应的直流母线电压；第二获取模块，用于获取所述发电机的同步相位角；调节获取模块，用于将所述直流母线电压和预设参考电压输入至预设电压调节环进行调节以获取第一转矩电流；第一转换模块，用于基于克拉克变换，将所述发电机输出的三相电流转换成两相电流；第二转换模块，用于基于帕克变换和所述同步相位角，将所述两相电流转换成第二转矩电流和励磁电流；调节生成模块，用于将所述第一转矩电流和第二转矩电流相减后再进行PI调节以生成第一调节电压，以及将所述励磁电流和预设参考电流相减后再进行PI调节以生成第二调节电压；变换控制模块，用于基于反帕克变换和所述同步相位角，将所述第一调节电压和第二调节电压变换后输入至PWM调节器以控制所述整流器，使得所述发电机输出稳定的直流母线电压。第三方面，本专利技术还提供了一种轴带发电系统，该系统包括：发电机和整流器，所述发电机和所述整流器电性连接，所述整流器包括上述任意一种发电机控制装置。本专利技术的实施例通过获取发电机输出交流电压经整流器整流后对应的直流母线电压；获取所述发电机的同步相位角；将所述直流母线电压和预设参考电压输入至预设电压调节环进行调节以获取第一转矩电流；基于克拉克变换，将所述发电机输出的三相电流转换成两相电流；基于帕克变换和所述同步相位角，将所述两相电流转换成第二转矩电流和励磁电流；将所述第一转矩电流和第二转矩电流相减后再进行PI调节以生成第一调节电压，以及将所述励磁电流和预设参考电流相减后再进行PI调节以生成第二调节电压；基于反帕克变换和所述同步相位角，将所述第一调节电压和第二调节电压变换后输入至PWM调节器以控制所述整流器，使得所述发电机输出稳定的直流母线电压。同时通过使用该发电机控制方法，轴带发电系统还可以省去部分电子元件，比如电抗器等，因此又可以降低了该轴带发电系统的成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有轴带发电系统的结构示意图；图2是现有轴带发电系统的结构另一示意图；图3是本专利技术实施例提供的轴带发电系统的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种发电机控制方法的示意流程图；图5是图4中的步骤S103的子步骤示意流程图；图6是图4中的步骤S102的子步骤示意流程图；图7是本专利技术实施例提供的无速度传感器双闭环电机控制示意性框图；图8是本专利技术实施例提供的一种发电机控制装置的示意性框图；图9是本专利技术实施例提供的一种发电机控制装置的另一示意性框图；图10是本专利技术实施例提供的一种发电机控制装置的另一示意性框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。请参阅图3，图3是本专利技术实施例提供的轴带发电系统的结构示意图。如图3所示，该系统包括柴油机、发电机、整流器和逆变器。其中，该发电机可为同步发电机、整流器可为IGBT整流器。其中，该整流器直接与发电机电性连接，并对其进行控制以使得所述发电机在出现转速波动时仍能输出稳定直流母线电压。具体地，对该电机采用了本专利技术实施例提供的发电机控制方法，该控制方法可以运行在整流器的主控单元中，该主控单元包括芯片处理器。由于，该整流器是直接与发电机电性连接，因此，该轴带发电系统与图2中轴带发电系统相比，省去了三相电抗器等，相对降低了该轴带发电系统的成本。请参阅图4，图4是本专利技术实施例提供的一种发电机控制方法的示意流程图。该发电机控制方法可运行在控制电机的主控芯片中，具体地，在本实施例中，该控制方法运行在整流器的主控单元中。如图4所示，该控制方法包括步骤S101～S107。S101、获取发电机输出交流电压经整流器整流后对应的直流母线电压。在本专利技术的实施例中，该发电机为同步发电机，具体为船舶上与柴油机轴带相连的发电机，同时该发电机还与整流器直接电性连接，该整流器为IGBT整流器。获取该发电机输出的交流电经过整流器整流后输出直流母线电压，具体地，可以通过直流母线电压采样单元对整流器输出的直流母线电压进行采样获取。其中，该直流母线电压可以表示为Udc本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电机控制方法，应用于轴带发电系统，其特征在于，包括：获取发电机输出交流电压经整流器整流后对应的直流母线电压；获取所述发电机的同步相位角；将所述直流母线电压和预设参考电压输入至预设电压调节环进行调节以获取第一转矩电流；基于克拉克变换，将所述发电机输出的三相电流转换成两相电流；基于帕克变换和所述同步相位角，将所述两相电流转换成第二转矩电流和励磁电流；将所述第一转矩电流和第二转矩电流相减后再进行PI调节以生成第一调节电压，以及将所述励磁电流和预设参考电流相减后再进行PI调节以生成第二调节电压；基于反帕克变换和所述同步相位角，将所述第一调节电压和第二调节电压变换后输入至PWM调节器以控制所述整流器，使得所述发电机输出稳定的直流母线电压。

【技术特征摘要】
1.一种发电机控制方法，应用于轴带发电系统，其特征在于，包括：获取发电机输出交流电压经整流器整流后对应的直流母线电压；获取所述发电机的同步相位角；将所述直流母线电压和预设参考电压输入至预设电压调节环进行调节以获取第一转矩电流；基于克拉克变换，将所述发电机输出的三相电流转换成两相电流；基于帕克变换和所述同步相位角，将所述两相电流转换成第二转矩电流和励磁电流；将所述第一转矩电流和第二转矩电流相减后再进行PI调节以生成第一调节电压，以及将所述励磁电流和预设参考电流相减后再进行PI调节以生成第二调节电压；基于反帕克变换和所述同步相位角，将所述第一调节电压和第二调节电压变换后输入至PWM调节器以控制所述整流器，使得所述发电机输出稳定的直流母线电压。2.根据权利要求1所述的发电机的控制方法，其特征在于，所述预设电压调节环包括斜坡函数、第一减法器和第一PI调节器；所述将所述直流母线电压和预设参考电压输入至预设电压调节环进行调节以获得第一转矩电流，包括：根据所述斜坡函数设定预设参考电压；将所述预设参考电压和所述直流母线电压输入至所述第一减法器相减；将相减结果输入至所述第一PI调节器进行调节以获取第一转矩电流。3.根据权利要求2所述的发电机的控制方法，其特征在于，所述将相减结果输入至所述第一PI调节器进行调节以获取第一转矩电流，包括：获取所述发电机的转动方向；将相减结果输入至所述第一PI调节器进行调节以获取转矩调节电流；根据所述转动方向和所述转矩调节电流获取第一转矩电流。4.根据权利要求1所述的发电机的控制方法，其特征在于，所述将所述第一转矩电流和第二转矩电流相减后再进行PI调节以生成第一调节电压，以及将所述励磁电流和预设参考电流相减后再进行PI调节以生成第二调节电压，包括：将所述第一转矩电流和第二转矩电流输入至第二减法器进行减法运算后，经第二PI调节器调节以获取第一调节电压；将所述励磁电流和预设参考电流输入至第三减法器进行减法运算后，经第三PI调节器调节以获取第二调节电压。5.根据权利要求1所述的发电机的控制方法，其特征在于，所述获取所述发电机的同步相位角，包括：获取所述发电机的初始电压相位角；基于自适应观测器，根据所述第二转矩电流、励磁电流、第一调节电压和第二调节电压获取自适应电压相位角；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐铁柱，罗云，刘军锋，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44