[发明专利]一种无刷直流发电系统前馈控制方法及控制系统

权利要求书

1.一种无刷直流发电系统前馈控制调压方法，其特征在于，所述方法通过电压反馈环、负载电流前馈环和励磁电流反馈环三环控制，通过负载电流前馈环节对负载变化进行快速响应，当大负载突加或突卸时，负载电流瞬间产生较大的变化，负载电流前馈环节参与励磁电流的调节，增大或减小励磁电流给定值，实现快速的动态响应；

慢速负载变化时，负载电流不进行前馈，输出电压由PI调节器控制，负载电流前馈环节根据所检测到负载电流的波动情况改变调节状态，使整个系统稳定；

当负载电流有小幅波动时，通过修正小负载电流波动量，避免小的负载电流波动进入前馈分量对系统造成扰动，提升了系统的抗干扰能力；

所述负载电流前馈环采用基于转速n和负载电流修正值I_L′的前馈计算单元，依据如下公式计算：

I_{f_f}＝k₁×k₂×I_L′

I_{f_f}为前馈计算单元的输出；

I_L′为负载电流修正值。

k₁与转速n成线性关系的系数，具体数值取决于发电机特性，该特性根据实验或仿真的数据标定得到；k₂为负载电流系数，k₂根据负载变化时实际所需稳压状态下励磁的大小关系进行确定。

2.如权利要求1所述的一种无刷直流发电系统前馈控制调压方法，其特征在于，所述方法具体包括：

最外环为电压反馈环：将给定的基准电压V_ref与负载电压反馈量V_O进行比较后经过第一PI调节器计算，输出励磁电流第一给定I_ref1；负载电流前馈分量计算环节根据负载电流修正值I_L′和无刷直流发电机转速n进行计算并输出前馈分量I_{f_f}；内环的励磁电流给定值I_ref由两部分相加组成：I_ref＝I_ref1+I_{f_f}，其中第一部分是外环电压反馈环PI输出的励磁电流第一给定值I_ref1，第二部分是前馈分量计算环节输出的前馈分量I_{f_f}；励磁电流给定值I_ref与励磁电流实际值I_f比较后通过第二PI调节器计算输出占空比，控制励磁功率回路的开关管状态，从而调节励磁电流大小，进而达到稳定输出电压的目的。

3.如权利要求1所述的一种无刷直流发电系统前馈控制调压方法，其特征在于，所述负载电流修正值I_L′通过如下过程得到：

在设定的采样周期下，通过负载电流检测调理电路对负载电流进行采样，采样值输入到数字信号处理器DSP中，将当前周期的负载电流采样值I_L与当前负载电流预修正值I_{L_f}进行差值运算，将所述差值运算的绝对值与确定的阈值ΔI比较大小，同时将当前采样周期与上一次负载电流预修正值I_{L_f}更新的周期相距时间t_L与时间阈值Δt比较；如果所述负载电流差值运算的绝对值大于阈值ΔI，同时相距时间t_L小于时间阈值Δt，则判断为负载快速变化，则负载电流修正值I_L′和负载电流预修正值I_{L_f}更新为当前周期负载电流采样值，同时从当前周期开始计时，计算下一次负载电流与负载电流预修正值I_{L_f}差值的绝对值大于阈值ΔI的采样周期与当前采样周期相距时间t_L；

如果所述差值运算的绝对值大于阈值ΔI，同时相距时间t_L大于时间阈值Δt，则判断为负载慢速变化，则负载电流预修正值I_{L_f}更新为当前周期负载电流采样值，负载电流修正值I_L′保持原来的值不变，前馈计算单元不起前馈作用；

如果所述差值运算的绝对值小于阈值ΔI，则负载电流修正值I_L′和负载电流预修正值I_{L_f}均保持原来的值不变，不进行更新；ΔI根据所检测到负载电流的波动情况确定。