[发明专利]一种用于汽车的永磁同步发电机的控制方法

摘要

一种用于汽车的永磁同步发电机的控制方法，通过利用汽车原动机带动永磁同步发电机发电，并经过PWM整流器后稳定输出42V的直流电压，通过给汽车蓄电池充电后供电给汽车负载，本发明的有益效果为：1、解决了现有技术中永磁同步发电机整流器控制需要高精度绝对式位置编码器以及其他装置来检测转子磁级的位置的复杂性，提高了系统的抗干扰性和降低系统的成本；2、设计合理、实用性强、操作简单；3、通过闭环控制实现发电机高速时的弱磁控制，实现高速时直流侧电压稳定；4、通过采用变频滤波器代替纯积分器有效抑制纯积分器带来的直流漂移。

主权项

1.一种用于汽车的永磁同步发电机的控制方法，通过利用汽车原动机带动永磁同步发电机发电，并经过PWM整流器后稳定输出42V的直流电压，通过给汽车蓄电池充电后供电给汽车负载，其特征在于，包括以下步骤：1)、通过信号采集模块采集同步发电机三相定子电流isa、isb、isc，同步发电机的转速ωm，整流器直流侧电容电压udc；2)、通过直流侧参考电压和整流器直流侧电容电压u_dc做差后经PI调节器输出得到有功电流指令3)、根据三相调制电压uaref、ubref、ucref计算得到三相调制电压的幅值utref，计算公式为：根据整流器直流侧电容电压u_dc的稳压值得到允许同步发电机发出的最大电压幅值u_max，通过同步发电机发出的最大电压幅值u_max和三相调制电压的幅值u_tref做差后经过PI调节器得到无功电流指令比较三相调制电压的幅值u_tref和同步发电机发出的最大电压幅值u_max的大小，如果u_tref‑u_max≤0，则无功电流指令进行单位功率因数运行；如果u_tref‑u_max＞0，则进行闭环弱磁控制；4)、根据整流器直流侧电容电压udc与整流器的控制占空比信号da、db、dc，计算得到同步发电机机端三相电压usa、usb、usc，其计算公式如下：5)、通过同步发电机机端三相电压usa、usb、usc与同步发电机三相定子电流isa、isb、isc得到定子磁链ψsa、ψsb、ψsc，其计算公式如下：其中，Rs为定子电阻；6)、根据定子磁链ψsa、ψsb、ψsc与同步发电机三相定子电流isa、isb、isc计算得到转子磁链ψfa、ψfb、ψfc，其计算公式如下：其中，Ls为定子电感；7)、根据转子磁链ψfa、ψfb、ψfc得到转子磁链的幅值ψf，其计算式为：定义转子磁链方向为同步发电机定子电流无功功率的方向，得到同步发电机定子电流三相单位无功分量φa、φb、φc，其计算式分别为：其中，ε取值为0.00001；8)、根据同步发电机定子电流三相单位无功分量φa、φb、φc，构造得到同步发电机定子电流三相单位有功分量va、vb、vc，其计算式分别为：9)、根据同步发电机定子电流三相单位有功分量v_a、v_b、v_c与有功电流指令同步发电机定子电流三相单位无功分量φ_a、φ_b、φ_c与无功电流指令得到三相电流指令其计算式分别为：10)、将同步发电机三相定子电流i_sa、i_sb、i_sc与三相电流指令做差后经过内环变频准比谐振调节器对同步发电机三相定子电流i_sa、i_sb、i_sc无静差跟踪，通过电流调节器输出得到调制电压u_aref、u_bref、u_cref，所述内环变频准比谐振调节器的传递函数为：其中，s为拉普拉斯算子，KR为比例调节器的比例系数，ωo为调节器等效带宽，ωm为同步发电机的转速；11)、电流调节器输出的调制电压uaref、ubref、ucref经SPWM波调制得到整流器开关管驱动的占空比信号da、db、dc，从而实现整流器的控制。