[发明专利]基于双模糊PI控制的航空宽变频三级式电机调压方法

说明书

本发明公布了一种基于双模糊PI控制的航空宽变频三级式电机调压方法，在电压调节的过程中检测调节点反馈电压与参考电压的偏差，并求得偏差的微分，根据偏差与偏差的微分制定模糊控制的第一模糊控制器来确定PI值的变化量，另外根据转速为输入量，制定第二模糊控制器来确定上述第一模糊控制器PI值变化围绕的的中心点，通过两个模糊控制器根据实际转速和误差以及误差的变化率信息确定电压环的比例参数与积分参数，控制发电机实现更好的稳态与动态性能。本发明克服了传统方法不能适应航空三级式发电机宽转速变化范围内负载变化的情况。

技术领域

本发明属于航空变频发电系统的数字技术领域，尤其涉及一种于双模糊PI控制的航空宽变频三级式电机调压方法。

背景技术

航空发电机电压调节器通过调节发电机的励磁电流的大小使调压点的电压稳定在固定值。在原动机转速发生变化、机载负载发生变化等情况下，可能会使调压点电压不稳定，此时调压调节器通过电压闭环调节输出电压恒定。

变频电源系统有着结构简单，重量轻，体积小，效率高的优点，已经逐渐替代变速恒频发电系统成为未来大型航空电源系统的发展方向，目前先进的多电飞机如波音787与空客A380均为三级式发电机发电的变速变频发电系统。由于发电机的转速变化较大，负载变化大，尤其是脉冲负载，航空供电系统要求的动态调节时间小于50ms，这对调压器的控制提出了更高的要求。晶体管模拟调压器已不能适应现在航空发电机的控制需求，数字调压器具有受环境因素影响相对较小、较强的非线性调节能力、控制参数调节简单、数据通讯与记录功能等优点。

数字调压器常用的是电压外环、电流内环的双环控制结构，其调压系统电路框图如图1所示，励磁主电路采用不对称半桥。调节点反馈电压与参考电压经过电压环PI调节得到励磁电流参考值，励磁电流参考值与励磁电流经过励磁电流环PI调节得到调制信号U_f，然后与三角载波交截得到占空比信号驱动励磁功率管。

三级式发电机是典型的的非线性系统，采用传统的双闭环PI控制的线性控制模式难以应对突加卸负载情况，且宽变频三级式发电机频率变化范围在360～800Hz，转速变化范围大，输出电压频率变化范围宽，发电机系统的前向通道在不同转速条件下增益有较大变化，使得普通的双闭环PI控制难以获得较好的控制效果。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在控制效果不佳等问题，本发明提供一种基于双模糊PI控制的航空宽变频三级式电机调压方法。

技术方案：本发明提供一种基于双模糊PI控制的航空宽变频三级式电机调压方法，用于三级式发电机中，具体包括如下步骤：

步骤1、将永磁副励磁机的输出线电压的输出波形调整为与输出线电压频率相同的方波信号；捕获该方波信号上连续的2个上升沿的时间差，根据该时间差计算的得到永磁副励磁机的频率f_pmg；

步骤2、根据永磁副励磁机与三级式发电机中的主发电机之间的极对数关系和f_pmg，计算得到主发电机交流信号的频率f，基于频率f确定主发电机的转速n；

步骤3、双模糊控制：调节点反馈电压，计算调节点反馈电压与参考电压的偏差e及偏差的微分ec，对偏差e以及偏差的微分ec进行模糊化处理，得到电压环的比例参数和积分参数的变化量ΔK_p与ΔK_i；对发电机的实时转速n进行模糊化处理，得到比例参数和积分参数的变化量的中心值K_pc与K_ic；根据ΔK_p、ΔK_i、K_pc、K_ic，确定电压环的比例参数K_p和积分参数K_i；

利用该比例参数K_p和积分参数K_i对调节点反馈电压与参考电压进行电压环的PI调节，得到励磁电流参考值；