[发明专利]发电机转矩控制方法和控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电机转矩控制技术领域，更具体地说，涉及发电机转矩控制方法和控制系统。

背景技术

传统的发电机转矩控制系统，又称为发电机转矩开环控制系统，其工作原理为：利用交轴电流解算公式将发电机转矩给定值T_set解算为交轴电流给定值i_{q_set}，此交轴电流给定值i_{q_set}与交轴电流反馈值i_q的差值经过交轴电流调节器得到发电机电压给定值，此发电机电压给定值经过逆变器输出用于控制发电机。

上述发电机转矩开环控制系统动态响应速度快，但由于其在交轴电流解算过程中需要用到发电机参数，而发电机参数受制造公差和环境因素影响存在较大的误差，造成发电机转矩控制精度不高。

下面以发电机为永磁同步电机为例，举例说明上述发电机转矩开环控制系统存在的缺陷。

永磁同步电机转矩开环控制系统方框图如图1所示，其中，永磁同步电机的交轴电流解算公式为

i_{q_set}＝T_set/(1.5*p*φ_f)

式中，p为永磁同步电机的极对数，φ_f为永磁同步电机磁钢的磁场强度。

图1中各环节传递函数如下：

交轴电流调节器(以交轴电流PI调节器为例)的传递函数为

逆变器的传递函数为

永磁同步电机的传递函数为

上述传递函数中，K_p为比例系数，K_i为积分系数，T_i为系统采样时间，L_s为永磁同步电机电感，R为永磁同步电机电阻。

图1中的部分与K_T部分共同构成了永磁同步电机的数学模型，具体的：经处理得到的实时交轴电流i_q与系数K_T相乘后得到永磁同步电机实时转矩T_e，i_q的大小可通过电流传感器测量以及计算得到。

分析图1可知，由T_set到T_e的开环传递函数，等效于由i_{q_set}到i_q的开环传递函数，为

令等于则式(1)可以化简为

基于式(2)，可得到由i_{q_set}到i_q的闭环传递函数

由于远小于因此式(3)可以简化为

由式(4)可知，在永磁同步电机转矩开环控制下，永磁同步电机转矩的响应特性可以用一阶惯性环节描述，永磁同步电机转矩达到稳态值的响应时间为一般小于5毫秒，动态响应速度较快。

但在利用交轴电流解算公式i_{q_set}＝T_set/(1.5*p*φ_f)将T_set解算为i_{q_set}时，由于受制造公差和环境因素影响，φ_f的实际值与理论值间的误差可达到10％左右，因此解算得到的i_{q_set}也存在相同的误差，进而导致永磁同步电机转矩控制精度存在较大的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了发电机转矩控制方法和控制系统，以实现在不影响发电机转矩控制系统动态响应速度的前提下，提高发电机转矩控制精度。

一种发电机转矩控制方法，包括：

根据发电机转矩与交轴电流的对应关系，将发电机转矩给定值解算为第一交轴电流给定值；

将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入，经所述发电机转矩调节器输出第二交轴电流给定值；

将所述第一、第二交轴电流给定值的总和与交轴电流反馈值的差值作为交轴电流调节器的输入，经所述交轴电流调节器输出发电机电压给定值；

向逆变器输入所述发电机电压给定值以控制发电机。

其中，所述交轴电流调节器为交轴电流PI调节器，并且/或者，所述发电机转矩调节器为发电机转矩PI调节器。

可选地，在所述将所述发电机转矩给定值与发电机转矩反馈值的差值作为发电机转矩调节器的输入之前还包括：