[发明专利]基于不确定干扰估计器控制的三级式发电机调压方法

说明书

本发明公开了一种基于不确定干扰估计器控制的三级式发电机调压方法，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作为电压外环PI调节器的输入量，电压外环PI调节器的输出作为不确定干扰估计器的期望控制输入u_m，另外采样得到的不对称半桥上的励磁电流作为不确定干扰估计器的状态变量x，u_m和x通过不确定干扰估计器得到输出，并产生PWM驱动不对称半桥的开关管，控制三级式发电机实现更好的稳态与动态性能。本发明克服了三级式发电机参数不确定性和复杂工况导致的非线性问题，在不确定性和外部干扰的作用下能保证调压的稳定性，对参数不确定具有较好的鲁棒性。尤其是在负载突变或受到一定干扰时电机可以保持良好的抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及航空变频发电系统的数字技术领域，尤其涉及一种基于不确定干扰估计器控制的三级式发电机调压方法。

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,PMG为三级式电机中的永磁副励磁机，U_PMG为永磁副励磁机整流滤波后的电压，U_port为调节点电压反馈值，U_ref为调节点电压参考值，I_ref为励磁电流参考值，U_f为电流环输出信号。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，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突卸负载情况，且电机在运行过程中电机参数会发生变化，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。

基于不确定干扰估计器的航空宽变频三级式电机调压方法可以在负载突变或外部一定干扰情况下有效抑制励磁电流中存在的电流谐波，减小输出电压波动，在不确定性和外部干扰的作用下能保证调压的稳定性，对参数不确定具有较好的鲁棒性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于不确定干扰估计器控制的三级式发电机调压方法，根据反馈励磁电流与电压环输出的偏差设计励磁电流环的不确定干扰估计器来调节系统的动态响应。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于不确定干扰估计器控制的三级式发电机调压方法，包括以下步骤：

步骤A.1)，将永磁副励磁机的线电压经过调理整形为同频率的方波信号，送到DSP捕获口；

步骤A.2)，根据永磁副励磁机与主发电机之间的极对数关系以及调理整形后的方波信号，计算得到主发电机交流信号的频率f，确定主发电机的转速n；