[发明专利]一种双绕组感应电机发电系统负载自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种双绕组感应电机发电系统负载自适应控制方法，尤其涉及双绕组感应电机交流或交直流混合发电系统的控制方法，属于发电的技术领域。本发明基于自抗扰技术构建直流电压和交流电压的扩张状态观测器实现直流电压平方值和交流电压有效值观测以及直流负载扰动和交流负载扰动的估计，并通过构建直流电压和交流电压有效值的误差反馈控制律实现直流电压、交流电压的稳定控制和负载扰动的自适应补偿，提高了发电动态性能和负载适应性。本发明可用于飞机、舰船、风力发电等独立电源应用场合。

技术领域

本发明公开了一种双绕组感应电机发电系统负载自适应控制方法，尤其涉及 多电飞机供电的双绕组异步电机直流起动发电系统的控制方法，属于直流发电的 技术领域。

背景技术

变频交流电源系统和交直流混合电源系统是目前多电/全电飞机电源系统的 发展趋势。如目前的B787飞机，以变频交流为主，并同时设有直流母线，以满 足飞机中不同用电负载的需要。但随着飞机的多电化，多电飞机的用电量越来大， 负载类型越来越多，对发电系统的负载适应性要求也越来越高。

双绕组感应电机是本世纪初出现的一种新型感应发电机，它继承了传统单绕 组感应发电机的笼型转子无刷化、简单坚固等优点，克服了其变换器容量大、励 磁不易调节等不足，以独特结构和诸多优点受到了广泛关注。近二十年来，美国 田纳西理工大学、丹麦奥尔堡大学、印度理工学院以及国内的海军工程大学、青 岛大学、南京航空航天大学、重庆大学等国内外多个单位已针对舰船电源、航空 电源、风力发电等不同领域对双绕组感应电机开展了多项研究。双绕组感应电机 的最大特点是：它的定子上有两套绕组，其中一套绕组为功率绕组，用来向负载 供电；另一套绕组为控制绕组，用来调节发电机励磁。这两套绕组的极对数相同， 在电气上没有连接，仅通过磁场耦合，且功能分开，设计灵活，易于实现高性能 控制和输出高品质电能。

无论是变频交流发电还是交直流混合发电，相关技术标准均对直流电压和交 流电压的动态性能做出了明确规定。但发电电压会根据负载的种类、性质和大小 的不同产生不同的瞬态变化，影响动态性能。从现有的研究来看，目前应用的双 绕组感应电机发电技术没有考虑负载种类、性质和大小对发电电压动态性能的影 响，造成发电电压的负载适应性不高的问题。针对这一问题，国内还没有涉及针 对双绕组感应电机发电系统的负载适应性研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种双绕组 感应电机发电系统的负载自适应控制方法，解决了目前双绕组感应电机发电系统 在带不同种类、性质和大小负载时动态性能不高、负载适应性不强的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

步骤1.利用电流传感器测量双绕组感应电机单元直流侧绕组的电流值，坐标 变换后得到静止坐标系下直流侧绕组的α、β轴电流i_cα、i_cβ和同步旋转坐标系下的 d、q轴电流i_cd、i_cq；

步骤2.利用交流电压传感器测量双绕组感应电机单元交流侧绕组的电压值， 坐标变换后得到静止坐标系下交流侧绕组的α、β轴电压u_pα、u_pβ，并算得交流电 压有效值U_p，根据步骤1得到的直流侧绕组的α、β轴电流i_cα、i_cβ，利用公式(1) 对电机的α、β轴转子磁链ψ_rα、ψ_rβ和转子磁链幅值ψ_r进行估算：

其中，K_pc为双绕组感应电机单元交流侧绕组与直流侧绕组的有效匝数比，L_r为 转子电感，L_m为激磁电感，L_c为直流侧绕组电感，σ_c为漏磁系数；