[发明专利]一种变速永磁交流发电机系统及其稳压控制方法

摘要

本发明公布了一种变速永磁交流发电机系统及其稳压控制方法。本发明的系统包括永磁交流发电机、PWM整流器、直流滤波装置以及控制器，控制器包括转子位置检测模块、直流电压检测模块、交流电流检测模块、坐标变换模块、电压环调节器、电流限幅模块、交轴单电流环调节器及PWM调制模块。本发明的方法包括步骤：采集发电机转子位置和转速、直流电压、交流电流，经坐标变换获得交轴电流，以稳定直流电压为目标经闭环控制产生交直轴电压给定值并对直轴电流限幅，产生PWM触发脉冲控制PWM整流器。本发明在发电机高转速运行且转速变化时维持输出的直流电压稳定，且动态响应快，方法简单，可靠性高。

主权项

1.一种变速永磁交流发电机系统，包括永磁交流发电机、接入永磁交流发电机交流输出端的PWM整流器、与所述的PWM整流器相连的直流滤波装置以及控制器，其特征在于，所述的控制器包括：转子位置检测模块，用于获得所述发电机转子的位置θ；接入所述的直流滤波装置直流输出端的直流电压检测模块，用于获得直流输出端的直流电压U_dc；接入所述发电机交流输出端的交流电流检测模块，用于获得交流输出端的交流电流；坐标变换模块，用于根据所述发电机转子的位置θ将所述交流电流检测模块输出的交流电流进行坐标变换，得到交轴电流I_q以及直轴电流I_d；电压环调节器，用于接收所述直流电压检测模块输出的直流电压U_dc，并根据预设的直流电压标准值产生并输出发电机交流输出端的交流电流幅值给定值电流限幅模块，用于接收所述坐标变换模块输出的直轴电流I_d以及所述交流电流幅值给定值输出限幅后的交流电流给定值使其与所述直轴电流I_d的相量和的幅值不超过发电机的交流电流幅值极限值I_smax；交轴单电流环调节器，用于接收所述电流限幅模块输出的交轴电流给定值以及所述坐标变换模块输出的交轴电流I_q，产生并输出发电机交流输出端的交轴电压给定值以及直轴电压给定值PWM发生模块，用于接收所述发电机转子的位置θ、所述交轴单电流环调节器输出的交轴电压给定值以及直轴电压给定值并根据预设的直流电压标准值以及所述PWM整流器的功率开关管的开关周期T_s产生所述PWM整流器的功率开关管导通或关断的PWM触发脉冲；所述的电流限幅模块具体实现如下步骤：步骤一，将接收到的所述交流电流幅值给定值计算得到未限幅交轴电流给定值式(1)中，K_MTPA为一个预先根据电机参数设定的MTPA系数，0≤K_MTPA≤1，|·|为取绝对值；步骤二，将接收到的所述直轴电流I_d与预先设定的发电机交流电流幅值极限值I_smax计算得到交轴电流限幅值步骤三，判断所述未限幅交轴电流给定值是否小于所述的交轴电流限幅值若是，则输出所述交轴电流给定值满足：若否，则输出所述交轴电流给定值满足：当所述直流输出端电压U_dc大于所述直流电压标准值增大所述电压环调节器输出的所述交流电流幅值给定值当所述直流输出端电压U_dc小于所述直流电压标准值减小所述电压环调节器输出的所述交流电流幅值给定值当所述交轴电流I_q小于所述交流电流给定值增大所述交轴单电流环调节器输出的所述交轴电压给定值同时通过所述的交轴电压给定值与预先给定的交流电压幅值计算得到所述直轴电压给定值当所述交轴电流I_q大于所述交流电流给定值减小所述交轴单电流环调节器输出的所述交轴电压给定值同时通过所述的交轴电压给定值与预先给定的交流电压幅值计算得到所述直轴电压给定值