同步發(fā)電機勵磁控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于發(fā)電機控制領(lǐng)域，具體涉及一種同步發(fā)電機勵磁控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的同步發(fā)電機勵磁控制器控制過程通常是通過測量發(fā)電機輸出電壓與設(shè)定 電壓進行比較，控制勵磁電流來完成控制工作，電壓測量通常采用直流電壓采樣或交流電 壓采樣，由于電壓采樣延時較大，從而導(dǎo)致勵磁控制速度變慢，影響和制約了同步發(fā)電機的 供電質(zhì)量。
[0003] 控制方式通常采用PID控制方式，該控制方式不能適應(yīng)同步發(fā)電機的非線性特 性，會產(chǎn)生較大的控制超調(diào)，且控制時間加長，勵磁控制的穩(wěn)定能力較弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種有效適應(yīng)同步發(fā)電機存在的非線性，保證 同步發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定的同步發(fā)電機勵磁控制方法。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
[0006] -種同步發(fā)電機勵磁控制方法，采用"快門"采樣方式，對發(fā)電機輸出電壓電流進 行采樣，采用非線性魯棒控制算法計算勵磁驅(qū)動信號；所述"快門"采樣方式是指以發(fā)電機 轉(zhuǎn)速信號為基礎(chǔ)，每個轉(zhuǎn)速周期進行一次或多次采樣，采樣電壓電流瞬時值數(shù)據(jù)；所述非線 性魯棒控制算法是指以設(shè)定的發(fā)電機輸出電壓目標值U raf、發(fā)電機的直軸電抗Xd、交軸電抗 Xq、直軸暫態(tài)電抗W d、勵磁時間常數(shù)Td。、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量M、發(fā)電機的極對數(shù)P為基本參數(shù)， 結(jié)合由"快門"采樣方式采集的電壓電流瞬時值數(shù)據(jù)，計算勵磁驅(qū)動信號u。
[0007] 進一步的，所述電壓電流瞬時值數(shù)據(jù)是三相電壓以及三相電流信號瞬時值，三相 電壓?目號瞬時值是u ab、ub。、Um，二相電流彳目號瞬時值是ia、i b、i。。
[0008] 采用非線性魯棒控制算法計算勵磁驅(qū)動信號U的公式是
[0010] 其中：uab、ubc、Uca是二相電壓彳目號瞬時值，i a、ib、ic是二相電流彳目號瞬時值，
f · t
[0014] 其中匕代表中斷次數(shù)；t代表k次中斷的時間；Z代表同步電機旋轉(zhuǎn)一周時方波轉(zhuǎn) 速信號上升沿的個數(shù)，ω為計算同步角速度，ω。為額定同步角速度，f N代表同步發(fā)電機輸 出電源的額定頻率。
[0015] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：
[0016] 本發(fā)明以發(fā)電機的轉(zhuǎn)速信號為"快門"取樣基礎(chǔ)，在轉(zhuǎn)速信號的每個上升沿采樣電 壓、電流信號瞬時值，實現(xiàn)了"快門"采樣功能，克服了傳統(tǒng)電壓采樣方式存在采樣延時時間 長的缺陷，從根本上提高了發(fā)電機輸出端電壓變換的感知速度，進而提高了勵磁控制的速 度。以發(fā)電機的各種特性參數(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合"快門"采樣數(shù)據(jù)，采用非線性魯棒控制算法計 算勵磁驅(qū)動信號，適合同步發(fā)電機的非線性特征，從而保證同步發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明原理框圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明轉(zhuǎn)速檢測整形電路原理圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明電流采樣調(diào)理電路原理圖；
[0020] 圖4是本發(fā)明電壓采樣調(diào)理電路原理圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明勵磁驅(qū)動電路原理圖；
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對發(fā)明做進一步詳細描述：
[0023] 本發(fā)明提供一種采用"快門"采樣和魯棒控制理論的同步發(fā)電機勵磁控制方法，該 方法，采用"快門"采樣方式，對發(fā)電機輸出電壓電流進行采樣，采用非線性魯棒控制算法計 算勵磁驅(qū)動信號；所述"快門"采樣方式是指以發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號為基礎(chǔ)，每個轉(zhuǎn)速周期進行 一次或多次采樣，采樣電壓電流瞬時值數(shù)據(jù)；所述非線性魯棒控制算法是指以設(shè)定的發(fā)電 機輸出電壓目標值U raf、發(fā)電機的直軸電抗Xd、交軸電抗Xq、直軸暫態(tài)電抗X ' d、勵磁時間常 數(shù)Td。、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量M、發(fā)電機的極對數(shù)P為基本參數(shù)，結(jié)合由"快門"采樣方式采集的電壓 電流瞬時值數(shù)據(jù)，計算勵磁驅(qū)動信號U。
[0024] 本發(fā)明非線性魯棒控制算法如下：
[0025] 勵磁驅(qū)動信號U的計算公式是：
[0031] 基于本發(fā)明的勵磁控制方法開發(fā)的勵磁控制器原理框圖如圖1所示，包括中央處 理器，人機界面，轉(zhuǎn)速檢測整形電路，電壓電流采樣調(diào)理電路，勵磁驅(qū)動電路，其中，人機界 面用于設(shè)定參數(shù)的輸入和顯示，采用觸摸液晶顯示屏來作為人機界面，轉(zhuǎn)速檢測整形電路 用于將從轉(zhuǎn)速傳感器輸出的轉(zhuǎn)速信號進行整形處理，輸出方波信號，電壓電流采樣調(diào)理電 路主要用于對發(fā)電機輸出的電壓電流信號進行濾波、變換等處理，使其適應(yīng)中央處理器的 輸入范圍，方便采樣，勵磁驅(qū)動電路用于將中央處理器輸出的控制信號轉(zhuǎn)換成勵磁信號并 輸出，所述人機界面與中央處理器電路為雙向連接，轉(zhuǎn)速檢測整形電路以及電壓電流采樣 調(diào)理電路的輸出端連接中央處理器的輸入端，中央處理器的輸出端連接勵磁驅(qū)動電路的輸 入控制端；人機界面的參數(shù)信號送入中央處理器，經(jīng)中央處理器處理后，參與勵磁控制的運 算，同時輸出顯示信號到人機界面；中央處理器將由轉(zhuǎn)速檢測整形電路輸入的采樣中斷信 號，由電壓電流采樣調(diào)理電路送入的電壓電流信號，以及人機界面輸入的參數(shù)信號進行綜 合運算處理，輸出勵磁控制信號至勵磁驅(qū)動電路。
[0032] 以下就各部分電路做更加詳細的說明：
[0033] 如圖2所示，所述轉(zhuǎn)速檢測整形電路包括分壓電路，電壓比較單路，整個電路由電 阻 R18、R27、R37、R36、R41、R44,二極管 D1，比較器 IC3,電容 C14、C15、C30 組成，其中電阻 R18與電阻R37串聯(lián)構(gòu)成一組分壓電路，電阻R18與電阻R37的連接節(jié)點連接比較器IC3的 負輸入端，電阻R36、二極管Dl與電阻R27串聯(lián)構(gòu)成另一組分壓電路，轉(zhuǎn)速信號經(jīng)電阻R36、 二極管D1、電阻R27分壓后，經(jīng)二極管Dl負極連接比較器IC3的正輸入端。電容C14、C