[发明专利]电励磁双凸极电机可控整流发电系统的导通角度估计方法

说明书

本发明公开了一种电励磁双凸极电机可控整流发电系统的导通角度估计方法，包括位置检测器、电压电流检测器、主功率变换器、电压调节器、导通角度估计器和控制角度确定器，在电机运行时实时检测输出电压、负载电流、转速，通过基于输出侧电容安秒平衡的原则结合实际修正搭建的导通角度估计模型对当前运行状况所需控制角度进行初步估计，在此基础上，通过传统电压闭环调节器在导通角度估计值的基础上进行微调后得到实际导通角度对电机进行控制。本发明使得电机在运行状态发生改变时可实时快速地进行响应，同时，传统电压微调环可对估计环存在的误差进行自动修正，从而具有良好的动态和稳态性能，适用于航空、风力发电等运行状况变化较多的领域。

技术领域

本发明涉及一种电励磁双凸极电机可控整流发电系统的控制角预测方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

电励磁双凸极发电机使用直流励磁绕组替代永磁体，具有结构简单、可靠性高、故障时易于等优点，在航空、风力等条件苛刻的领域具有广泛应用前景。传统的电励磁双凸极发电机使用二极管全桥电路构成不控整流发电系统。但由于其输出电压仅能通过励磁电流进行调节，当其应用于宽转速范围发电系统时，存在低转速范围励磁电流过大导致励磁机构设计困难，成本升高的问题；同时励磁调压的响应时间较长，动态性能较差。

为了解决上述问题，一些学者进行了不同方向的研究。公开的中国发明专利：电励磁双凸极电机可控半波整流发电系统，申请号：201110161224.2,提出了将二极管全桥电路下管替换为功率开关管的半波变换器，在此基础上根据电机中性点连接方式提出了两种可控整流发电系统。公开的中国发明专利：电励磁双凸极电机可控单相桥整流发电系统，申请号：201110161232.1，将电励磁双凸极电机定子绕组分别接单相桥式可控整流电路独立整流后再并联输出，可分别通过励磁电流实现调压与桥式电路实现功率因数校正。上述研究主要集中于可控发电拓扑的研究，未进行输出电压控制策略的研究。戴卫力等授权的中国发明专利：双凸极发电机电压调节装置及其电压调节控制方法，授权号：ZL201410375849.7，通过构建的滑模面方程实时计算值控制励磁调节器相应开关管的开通和关断，以达到调节励磁电压的目的。该方法对于发电机系统结构参数变化具有较好的鲁棒性。戴卫力等授权的另一个中国发明专利：具有抗扰能力的双凸极发电机电压调节控制方法，授权号：ZL201510340853.4,利用输出电压参考值和构建的线性状态观测器参数建立了电压调节器的控制率，实现了发电机输出的预测校正，提高了电机的动态响应。但该方向的研究仍存在宽转速运行励磁机构设计困难的问题。

发明内容

发明目的：为提高双凸极电机在宽转速范围的应用能力，本发明提供一种电励磁双凸极电机可控整流发电系统的导通角度估计方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种电励磁双凸极电机可控整流发电系统的导通角度估计方法，包括位置检测器、电压电流检测器、主功率变换器、电压调节器、导通角度估计器和控制角度确定器，其中：

位置检测器用于获取励磁双凸极电机转子角度位置θ及电机转速n；

电压电流检测器用于获取负载电压u₀及负载电流i₀；

导通角度估计器结合给定电压U_ref、电机转速n、负载电压u₀及负载电流i₀，确定当前工作状况所需导通角度估计值θ_ce以及最大导通角度θ_cm；

电压调节器根据给定电压U_ref与负载电压u₀的差值产生导通角度微调值对导通角度估计值θ_ce进行闭环微调，其调节能力由输出限幅确定；