一种航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法，属于航空永磁发电整流系统控制技术领域。采用MPPA策略得到d轴电流初步指令，在此基础上叠加弱磁控制器输出信号得到d轴电流指令，进一步通过功率电流关系计算得到q轴电流指令，确保弱磁控制模式下电流指令沿恒功率曲线移动，实现功率解耦控制。所公开方法中的电流指令生成方法能够实时在q轴电流指令中补偿d轴电流指令变化对输出功率的影响，能够提高直流电压控制性能。尤其当永磁发电机内阻较大或凸极性较强时，所公开方法可以大幅度提升输出电压控制性能。度提升输出电压控制性能。度提升输出电压控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法


[0001]本专利技术属于航空永磁发电整流系统控制
，具体涉及一种航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法。

技术介绍

[0002]相对于采用三级式和开关磁阻电机的航空发电系统，永磁发电系统具有高效率、高功率密度、高功重比以及更好的电能质量等优点。随着永磁电机技术和电力电子技术的发展，永磁发电整流系统将在航空领域得到更广泛的应用。目前，已有美国公司将永磁发电整流系统应用于新型战斗机中。
[0003]永磁发电机的转子磁链来自于永磁体，当控制发电机的端电压需求高于某阈值时，必须采用弱磁控制保证双向变换器不进入过调制状态，优先确保系统受控。在传统永磁发电整流控制方法中，未弱磁模式下根据直流母线电压补偿器输出信号，采用MTPA(单位电流最大转矩)策略得到电流指令信号；在弱磁模式下，MTPA控制策略无法实现，由弱磁控制器对d轴电流指令进行修正。
[0004]传统控制方法存在如下问题：进入弱磁模式后，弱磁控制器在MTPA策略输出电流指令的基础上只修改了d轴电流指令，并未在q轴电流指令中补偿d轴电流指令变化对输出功率的耦合影响，导致电流指令对应的输出功率与需求功率失衡，导致输出电压偏离控制目标。迫使电压补偿器调整输出信号，实现对功率失衡的调整，使输出电压重新回到控制目标。显然，在传统控制方法中，弱磁控制会影响功率平衡，迫使电压补偿器做出调整，影响直流侧电压控制性能。尤其当永磁发电机内阻较大或凸极性较强时，上述问题会更加明显。此外，弱磁控制模式下电压补偿器输出信号会偏离系统真实转矩需求，不便于在控制器中实现转矩指令信号的观测。

技术实现思路

[0005]要解决的技术问题
[0006]为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法。
[0007]技术方案
[0008]一种航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法，其特征在于步骤如下：
[0009]步骤1：计算输出功率需求
[0010]将输出电压指令值与输出电压采样值u
dc
做差，误差值经过电压控制器G
V
得到输出功率需求
[0011]步骤2：计算d轴电流指令
[0012]输出功率需求和电机转速ω
e
经过MPPA策略得到d轴电流初步指令，与弱磁控制器G
FW
输出结果求和，得到d轴电流指令
[0013]步骤3：计算q轴电流指令
[0014]根据电机转速ω
e
、输出功率需求以及d轴电流指令使用P
dc
‑
i
dq
模型计算得到q轴电流指令
[0015]所述P
dc
‑
i
dq
模型表达式为：
[0016][0017]其中：R
s
为内阻，λ
f
为反电势系数，L
d
、L
q
分别为d轴、q轴定子电感；
[0018]步骤4：计算d轴、q轴电压指令：
[0019]将d轴电流指令q轴电流指令分别与d轴测量电流i
d
、q轴测量电流i
q
做差得到d轴、q轴电流误差值，误差值经过电流补偿器G
C
，并进行交叉解耦、前馈后，得到d轴、q轴电压指令u
d
、u
q
；
[0020]步骤5：弱磁控制：
[0021]根据u
d
、u
q
计算电压指令模值，将电压指令模值与模值限值做差，做差结果经过弱磁控制器G
FW
，输出信号用于步骤2中的计算；
[0022]步骤6：开关信号输出：
[0023]u
d
、u
q
经过dq
‑
αβ坐标变换、SVPWM调制，得到PWM波信号，用于驱动双向变换器中的功率开关器件。
[0024]本专利技术进一步的技术方案：步骤1所述的电压控制器G
V
选用PI控制。
[0025]本专利技术进一步的技术方案：步骤2所述的MPPA策略通过计算或查表实现。
[0026]本专利技术进一步的技术方案：步骤4所述的d轴电压指令u
d
具体为：d轴参考电流与实际测量的d轴电流i
d
做差，输出的值经过电流控制器G
C
调节，输出电压u
d1
；电压u
d1
减去i
q
ω
e
L
q
得到d轴参考电压u
d
，即u
d
＝u
d1
‑
i
q
ω
e
L
q
。
[0027]本专利技术进一步的技术方案：步骤4所述的q轴电压指令u
q
具体为：q轴参考电流与实际测量的q轴电流i
q
做差，输出的值经过电流控制器G
C
调节，输出电压u
q1
；电压u
q1
加上i
d
ω
e
L
d
和ω
e
λ
f
，得到q轴参考电压u
q
，即u
q
＝u
q1
+i
d
ω
e
L
d
+ω
e
λ
f
。
[0028]本专利技术进一步的技术方案：步骤5根据u
d
、u
q
计算电压指令模值公式为：
[0029]本专利技术进一步的技术方案：步骤5所述的模值限值为
[0030]本专利技术进一步的技术方案：步骤5所述的弱磁控制器G
FW
选用PI控制。
[0031]本专利技术进一步的技术方案：步骤6所述的dq
‑
αβ坐标变换为：
[0032][0033]其中，θ
e
为电机转子的电角度。
[0034]有益效果
[0035]本专利技术提供的一种航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法，相对于传统控制方法，所公开方法采用MPPA(单位电流最大功率)策略得到d轴电流初步指令，在此基础上叠加
弱磁控制器输出信号得到d轴电流指令，进一步通过功率电流关系计算得到q轴电流指令，确保弱磁控制模式下电流指令沿恒功率曲线移动，实现功率解耦控制。所公开方法中的电流指令生成方法能够实时在q轴电流指令中补偿d轴电流指令变化对输出功率的影响，能够提高直流电压控制性能。尤其当永磁发电机内阻较大或凸极性较强时，所公开方法可以大幅度提升输出电压控制性能。此外，所提出的方法中，电压控制器输出信号可以始终反映真实功率需求，便于在控制器中实现输出功率指令信号的观测。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：计算输出功率需求将输出电压指令值与输出电压采样值u
dc
做差，误差值经过电压控制器G
V
得到输出功率需求步骤2：计算d轴电流指令输出功率需求和电机转速ω
e
经过MPPA策略得到d轴电流初步指令，与弱磁控制器G
FW
输出结果求和，得到d轴电流指令步骤3：计算q轴电流指令根据电机转速ω
e
、输出功率需求以及d轴电流指令使用P
dc
‑
i
dq
模型计算得到q轴电流指令所述P
dc
‑
i
dq
模型表达式为：其中：R
s
为内阻，λ
f
为反电势系数，L
d
、L
q
分别为d轴、q轴定子电感；步骤4：计算d轴、q轴电压指令：将d轴电流指令q轴电流指令分别与d轴测量电流i
d
、q轴测量电流i
q
做差得到d轴、q轴电流误差值，误差值经过电流补偿器G
C
，并进行交叉解耦、前馈后，得到d轴、q轴电压指令u
d
、u
q
；步骤5：弱磁控制：根据u
d
、u
q
计算电压指令模值，将电压指令模值与模值限值做差，做差结果经过弱磁控制器G
FW
，输出信号用于步骤2中的计算；步骤6：开关信号输出：u
d
、u
q
经过dq
‑
αβ坐标变换、SVPWM调制，得到PWM波信号，用于驱动双向变换器中的功率开关器件。2.根据权利要求1所述的航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法，其特征在于：步骤1所述的电压控制器G
V
选用PI控制。3.根据权利要求1所述的航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法，其特征在于：步骤2所述的MPPA策略通过计算或查表实现。4.根据权利要求1所述的航空永磁发电整流系统功率解耦控制方法，其特征在于：步骤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旋律，杨卫平，罗青伶，吴小华，
申请(专利权)人：陕西航空电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：