一种用于汽车的永磁同步发电机的控制方法技术

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，本发明专利技术的有益效果为：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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汽车
，尤其是一种用于汽车的永磁同步发电机的控制方法。
技术介绍
现有的一些汽车发电机普遍采用爪极同步发电机系统，采用二极管全桥整流器可获得14v直流电源，以对12v铅酸蓄电池充电，并给电负载供电，14v爪极同步发电机系统的效率偏低(约为50％)，其功率一般小于2kW，近年来，随着现代汽车通风和空调、制动防抱死系统、电子点火装置、加热、汽车安全及故障诊断系统、汽车信息系统、汽车舒适娱乐产品的广泛使用，汽车用电量快速增长。若采用14v爪极同步发电机系统，以电负荷3KW为例，发动机需要为发电机提供6KW的机械功率，这就显著地增加发动机及其传动轴系的负担。如何提高汽车发电机的输出功率和效率，以节约汽车燃料，减少尾气排放量，已成为该领域备受关注的一个重要问题；永磁发电机体积小、重量轻、效率高、寿命长以及性价比高等优点不久将可能代替电励磁发电机，成为汽车用发电机的首选。为增大输出功率，选择42v电压等级，既满足汽车用电要求，又符合节能环保的发展方向。对于永磁同步发电机可控整流控制系统，通常采发电机转子磁场定向控制，需要获取转子的准确位置信息，传统的检测电机转子磁极位置和转速方法多以采用速度或位置传感器(如光电编码器、旋转编码器和磁编码器等)为主，然而高精度、高分辨率的位置传感器价格昂贵，不仅增加了系统的成本，还降低了系统的可靠性，以及限制了驱动装置在恶劣环境下的应用。且传统控制算法涉及复杂的坐标旋转变换和三角函数计算降低了程序的执行效率。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于汽车的永磁同步发电机的控制方法，解决现有技术中永磁同步发电机整流系统控制需要高精度绝对式编码器来检测永磁体的位置、且涉及复杂的坐标旋转变换降低了程序的执行效率的问题。本专利技术的技术方案为：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udc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： u t r e f = [ 2 3 ( u a r e f 2 + u a r e f 2 + u a r e f 2 ) ] 1 2 ; ]]>根据整流器直流侧电容电压udc的稳压值得到允许同步发电机发出的最大电压幅值umax，通过同步发电机发出的最大电压幅值umax和三相调制电压的幅值utref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utref和同步发电机发出的最大电压幅值umax的大小，如果utref-umax≤0，则无功电流指令进行单位功率因数运行；如果utref-umax＞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： u s a = 2 3 u d c × d a - 1 3 u d c × d b - 1 3 u d c × d c u 本文档来自技高网...

【技术保护点】
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udc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：utref=[23(uaref2+uaref2+uaref2)]12;]]>根据整流器直流侧电容电压udc的稳压值得到允许同步发电机发出的最大电压幅值umax，通过同步发电机发出的最大电压幅值umax和三相调制电压的幅值utref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utref和同步发电机发出的最大电压幅值umax的大小，如果utref‑umax≤0，则无功电流指令进行单位功率因数运行；如果utref‑umax＞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：usa=23udc×da-13udc×db-13udc×dcusb=23udc×db-13udc×da-13udc×dcusc=23udc×dc-13udc×da-13udc×db;]]>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：ψsa=∫(usa-Rsisa)dtψsb=∫(usb-Rsisb)dtψsc=∫(usc-Rsisc)dt,]]>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：ψfa=ψsa-Lsisaψfb=ψsb-Lsisbψfc=ψsc-Lsisc,]]>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：ψf=[23(ψfa2+ψfb2+ψfc2)]12,]]>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：φa=ψfaψf+ϵ,]]>φb=ψfbψf+ϵ,]]>φc=ψfcψf+ϵ,]]>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：va=33(φc-φb),]]>vb=33(φa-φc),]]>vc=33(φb-φa);]]>9)、根据同步发电机定子电流三相单位有功分量va、vb、vc与有功电流指令同步发电机定子电流三相单位无功分量φa、φb、φc与无功电流指令得到三相电流指令其计算式分别为：isa*=isp*×va+isq*×φaisb*=isp*×vb+isq*×φbisc*=isp*×vc+isq*×φc]]>10)、将同步发电机三相定子电流isa、isb、isc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isa、isb、isc无静差跟踪，通过电流调节器输出得到调制电压uaref、ubref、ucref，所述内环变频准比谐振调节器的传递函数为：GqR(s)=2KRωoss2+2ωos+ωm2,]]>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。...

【技术特征摘要】
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udc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： u t r e f = [ 2 3 ( u a r e f 2 + u a r e f 2 + u a r e f 2 ) ] 1 2 ; ]]>根据整流器直流侧电容电压udc的稳压值得到允许同步发电机发出的最大电压幅值umax，通过同步发电机发出的最大电压幅值umax和三相调制电压的幅值utref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utref和同步发电机发出的最大电压幅值umax的大小，如果utref-umax≤0，则无功电流指令进行单位功率因数运行；如果utref-umax＞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： u s a = 2 3 u d c × d a - 1 3 u d c × d b - 1 3 u d c × d c u s b = 2 3 u d c × d b - 1 3 u d c × d a - 1 3 u d c × d c u s c = 2 3 u d c × d c - 1 3 u d c × d a - 1 3 u d c × d b ; ]]>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： ψ s a = ∫ ( u s a - R s i s a ) d t ψ s b = ∫ ( u s b - R s i s b ) d t ψ s c = ∫ ( u s c - R s i s c ) d ...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢子广，张文元，林靖宇，胡立坤，张力，林远，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45