一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法和系统，包括以下步骤：S1：获取发电机的运行参数；S2：基于运行参数建立电压方程和磁链方程，基于电压方程构建可调模型；S3：基于可调模型得到电流误差的状态方程，基于状态方程得到估算转速；S4：基于估算转速控制发电机转速。本发明专利技术的有益效果是：能提高估算转速的准确性，能够基于估算转速控制发电机运行状态。机运行状态。机运行状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及发电机控制
，特别涉及一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法和系统。

技术介绍

[0002]航空三级式无刷同步发电机具有高转速稳定运行、高磁负荷、耐高温的优点，能够适应多种复杂飞行环境，被广泛应用于飞机电源系统。通常通过位置传感器进行转速估算，但是位置传感器具有一定的安装空间限制，且位置传感器存在失效或损坏的情况。此时，如果没有其他方案能够估算转速，则会存在电源系统控制方案失真或失效的情况，不利于电源系统的稳定运行。
[0003]现有技术中，转速估计的方法主要有滑模观测器和扩展卡尔曼滤波器。滑模观测器有较好的鲁棒性，但是滑模观测器存在固有抖振以及低通滤波器会引起的相位滞后，影响转子位置观测的精度，不能提高转速的准确性。存在不能提高估算转速的准确性的问题。
[0004]例如，一种在中国专利文献上公开的“起动发电机”，其公告号：CN103151895A，其申请日：2009年02月24日，该专利技术提供一种小型的起动发电机和能正确地检测出转子的旋转位置的检测传感器。起动发电机具备多个设置在转子的内周面的磁铁和配置于与磁铁相对的位置的检测传感器，在多个磁铁当中，主磁铁具有以与相邻磁铁的磁极相同的磁极被磁铁的一端磁化的第1磁极部，检测传感器具有检测出从磁铁一端产生的磁束的方向转变的第1霍尔IC、和检测出磁铁产生的磁束的方向转变的第2霍尔IC。因此，霍尔IC检测出配置于转子内周面的磁铁产生的磁场本身，检测传感器正确地检测出转子的旋转位置，但是存在没有该检测传感器时，则无法计算出转子的估算转速，并且不能提高估算转速的准确性的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术不能提高估算转速的准确性不足，本专利技术提出了一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法和系统，能提高估算转速的准确性，能够基于估算转速控制发电机运行状态。
[0006]以下是本专利技术的技术方案，一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法，包括以下步骤：
[0007]S1：获取发电机的运行参数；
[0008]S2：基于运行参数建立电压方程和磁链方程，基于电压方程构建可调模型；
[0009]S3：基于可调模型得到电流误差的状态方程，基于状态方程得到估算转速；
[0010]S4：基于估算转速控制发电机转速。
[0011]本方案中，通过获取发电机的参数建立磁链方程和电压方程，基于电压方程建立可调模型，通过可调模型的变换得到电流误差的状态方程，求解状态方程得到估算转速，能够提高估算转速的准确性和降低估算时间，通过估算转速控制发电机转速，能够基于估算
转速控制发电机运行状态。
[0012]作为优选，S1中，运行参数包括电压、电流、磁链和角速度。
[0013]作为优选，S2中，基于定子、三相绕组变换、励磁绕组、转子直轴绕组和转子交轴绕组的电流、自感系数和互感系数建立磁链方程，基于定子、三相绕组变换、励磁绕组、转子直轴绕组和转子交轴绕组的电流、磁链和电阻矩阵以及角速度建立电压方程。
[0014]本方案中，基于运行参数建立主发电机电压方程，表达式如下：
[0015][0016]上式中，U
d
为定子电压，i
d
为定子电流，ψ
d
为定子磁链，U
q
为三相绕组变换电压，i
q
为三相绕组变换电流，ψ
q
为三相绕组变换磁链，U
f
为励磁绕组电压，i
f
为励磁绕组电流，ψ
f
为励磁绕组磁链，U
D
为转子直轴绕组电压，i
D
为转子直轴绕组电流，ψ
D
为转子直轴绕组磁链，U
Q
为转子交轴绕组电压，i
Q
为转子交轴绕组电流，ψ
Q
为转子交轴绕组磁链，ω为角速度，r为定子电阻矩阵，r
f
为励磁绕组电阻矩阵，r
D
为转子直轴绕组电阻矩阵，r
Q
转子交轴绕组电阻矩阵。
[0017]基于运行参数建立主发电机磁链方程，表达式如下：
[0018][0019]上式中，L
d
为定子绕组自感系数，L
q
为三相绕组变换自感系数，L
f
为励磁绕组自感系数，L
D
为转子直轴绕组自感系数，L
Q
转子交轴绕组自感系数，M为绕组之间的互感系数，两绕组之间的互感系数是可逆的，M
af
为定子绕组和励磁绕组之间的互感系数，M
aD
和M
ad
为定子绕组和转子直轴绕组之间的互感系数，M
aq
为定子绕组和转子交轴绕组之间的互感系数，M
fD
和M
fd
为励磁绕组和转子直轴绕组之间的互感系数。
[0020]作为优选，对电压方程进行变换分别得到定子电压、三相绕组变换电压、励磁绕组电压、转子直轴绕组电压和转子交轴绕组电压的表达式，进而构建可调模型。
[0021]本方案中，对主发电机电压方程进行变换分别得到定子电压U
d
、三相绕组变换电压U
q
、励磁绕组电压U
f
、转子直轴绕组电压U
D
和转子交轴绕组电压U
Q
的表达式，表达式如下：
[0022][0023][0024][0025][0026][0027]构建可调模型，表达式如下：
[0028][0029]作为优选，S3中，对可调模型进行估计值表示得到可调估计模型，令可调模型减去可调估计模型得到电流误差的状态方程，化解状态方程得到估算转速。
[0030]作为优选，S4包括：估算转速小于第一转速阈值时，控制发电机按照第一转速步长逐渐提升转速至预设标准转速；估算转速大于或等于第一转速阈值且小于或等于第二转速阈值时，发电机的转速不变；估算转速大于第二转速阈值时，控制发电机按照第二转速步长逐渐降低转速至预设标准转速。
[0031]作为优选，当发电机存在监测转速时，基于估算转速和监测转速判断发电机的运行状态：估算转速和监测转速均小于或等于第一转速阈值时，运行状态为转速过低；估算转速和监测转速均大于或等于第二转速阈值时，运行状态为转速过高；估算转速和监测转速均大于第一转速阈值且小于第二转速阈值时，运行状态为转速正常；估算转速小于第一转速阈值，监测转速大于第一转速阈值且小于第二转速阈值时，运行状态为一级异常；监测转速小于第一转速阈值，估算转速大于第一转速阈值且小于第二转速阈值时，运行状态为一级异常；估算转速小于第一转速阈值，监测转速大于第二转速阈值时，运行状态为二级异常；监测转速小于第一转速阈值，估算转速大于第二转速阈值时，运行状态为二级异常。
[0032]作为优选，基于发电机的运行状态控制发电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取发电机的运行参数；S2：基于运行参数建立电压方程和磁链方程，基于电压方程构建可调模型；S3：基于可调模型得到电流误差的状态方程，基于状态方程得到估算转速；S4：基于估算转速控制发电机转速。2.根据权利要求1所述的一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法，其特征在于，S1中，运行参数包括电压、电流、磁链和角速度。3.根据权利要求1所述的一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法，其特征在于，S2中，基于定子、三相绕组变换、励磁绕组、转子直轴绕组和转子交轴绕组的电流、自感系数和互感系数建立磁链方程，基于定子、三相绕组变换、励磁绕组、转子直轴绕组和转子交轴绕组的电流、磁链和电阻矩阵以及角速度建立电压方程。4.根据权利要求3所述的一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法，其特征在于，对电压方程进行变换分别得到定子电压、三相绕组变换电压、励磁绕组电压、转子直轴绕组电压和转子交轴绕组电压的表达式，进而构建可调模型。5.根据权利要求1或4所述的一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法，其特征在于，S3中，对可调模型进行估计值表示得到可调估计模型，令可调模型减去可调估计模型得到电流误差的状态方程，化解状态方程得到估算转速。6.根据权利要求1所述的一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法，其特征在于，S4包括：估算转速小于第一转速阈值时，控制发电机按照第一转速步长逐渐提升转速至预设标准转速；估算转速大于或等于第一转速阈值且小于或等于第二转速阈值时，发电机的转速不变；估算转速大于第二转速阈值时，控制发电机按照第二转速步长逐渐降低转速至预设标准转速。7.根据权利要求1或6所述的一种基于三级发电机估算转速的运行控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：武新章，潘建臣，张冬冬，郭平辉，童雨斌，罗涛，蔡贞，
申请(专利权)人：浙江超精电机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：