基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构及调节方法技术

本发明专利技术公开基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构及调节方法，仅包含有永磁发电机，所述永磁发电机具有定子辅助绕组，所述定子辅助绕组用于改变所述永磁发电机的磁路状态，进而调整所述永磁发电机的输出电压。本发明专利技术的有益效果在于：基于磁场叠加的原理，通过调节定子辅助绕组的电流矢量来控制气隙磁势，从而调节永磁发电机的输出电压，简化发电机组的结构。

【技术实现步骤摘要】
基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构及调节方法
本专利技术涉及基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构及调节方法。
技术介绍
永磁发电机（PermanentMagneticGenerator，PMG）因其较高的功率密度而得到了广泛的应用。根据电磁感应原理，永磁发电机将旋转的机械能转换成电能，在定子功率输出绕组上输出三相交流电压，为负载提供电能。在航空发电领域，为提高可靠性，现代飞机越来越多的采用了变频发电技术，即在发电机组中，取消了原有的恒速装置，发电机的会转速随着发动机在很宽的范围内变化，其频率变化范围为360-800Hz。如果采用永磁发电技术，若不对磁场进行调节，则输出电压会在两倍额定电压的范围内波动。为实现发电机输出电压可调的目的，一般在技术路径上采用永磁发电机、励磁机和主发电机三体无刷结构。请参见图1，这里永磁发电机作为基础电压源，经过控制回路的调节，为励磁机提供励磁电流，后者的电压输出经旋转整流器整流后，为主发电机的转子提供励磁电流。这里，可以通过控制励磁机的励磁电流来调节主发电机的励磁电流，从而实现飞机电网输出电压的调节。但由于采用了三体式无刷结构，增加发电机组的体积和重量。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是现有采用三体式无刷结构，而提供一种新型的基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构。为了实现这一目的，本专利技术的技术方案如下：基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构，仅包含有永磁发电机，所述永磁发电机具有定子辅助绕组，所述定子辅助绕组用于改变所述永磁发电机的磁路状态，进而调整所述永磁发电机的输出电压。作为基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构的优选方案，所述永磁发电机，还包含有，转子；环绕于所述转子外侧的定子，所述定子辅助绕组布置于所述定子上；布置于所述定子上的定子功率输出绕组；用于检测所述转子的转速信息的转子转速传感器；用于检测所述转子的位置信息的转子位置传感器；用于向所述定子辅助绕组输出三相交流电的逆变器；以及，励磁控制回路，其根据来自所述定子功率输出绕组的电压信息、来自所述转子转速传感器的所述转速信息、来自所述转子位置传感器的所述位置信息及来自所述定子辅助绕组的电流信息，调整所述逆变器向所述定子辅助绕组输出的所述三相交流电。本专利技术还公开了基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电调节方法，包含有以下步骤，步骤S1，提供权利要求1或2所述的航空发电永磁发电结构；步骤S2，所述励磁控制回路接收来自所述定子功率输出绕组的电压信息、来自所述转子转速传感器的所述转速信息、来自所述转子位置传感器的所述位置信息及来自所述定子辅助绕组的电流信息；所述电流信息通过Clarke变换和Park变换转换成与所述转子相对静止的d轴、q轴分量，与预设的参考值进行比较后，再进行Park逆变换求得SVPWM的控制电压，从而控制调整所述逆变器向所述定子辅助绕组输出的所述三相交流电；所述定子辅助绕组的q轴分量的参考值为0，所述定子辅助绕组的d轴分量的参考值分别来源与所述定子功率输出绕组的所述转速信息及来自所述定子功率输出绕组的所述电压信息，二者的线性叠加产生磁通的误差信息，进而生成辅助绕组d轴电流分量的参考值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少在于：基于磁场叠加的原理，通过调节定子辅助绕组的电流矢量来控制气隙磁势，从而调节永磁发电机的输出电压，简化发电机组的结构。附图说明图1为常用的三体式（永磁机+励磁机+主发电机）变频发电机的组成结构。图2为本专利提出的永磁发电机结构。图3为本专利提出的永磁发电机电压调节的控制和反馈原理框图。图4为PMG的工作点。图5为PMG工作点的调节范围。图6为PMG的d轴和q轴及对应的去磁和增磁调节范围。图7为三相辅助绕组的磁势矢量及合成矢量。图8为三相辅助绕组电流与合成磁势的幅值和相位关系。图9为本专利提出的基于SVPWM矢量控制的PMG输出电压调节方法。具体实施方式下面通过具体的实施方式连接附图对本专利技术作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。请参见图2，本实施例中的航空发电永磁发电结构，取消原有三体式结构中的永磁机和励磁机，只剩下永磁主发电机。它的转子由永磁体构成，为调节磁场，在定子回路增加了辅助绕组。同时增加了转子的转速和位置传感器，作为控制回路的反馈信号。图3为本专利提出的永磁发电机电压调节的控制和反馈原理框图，励磁控制回路从POR处获取待调节的电压信息，从转子传感器获取位置和转速信息，作为控制输出的基准值。图4为PM的工作点，它工作在B-H曲线的第二象限，这时永磁体作为磁源，为磁路提供磁势。由于在负载情况下，发电机的三相定子功率绕组有去磁效应，所以工作点会相对空载曲线向左平移。但在设计PMG时，要保证其负载工作线不要超过拐点G，同时要留有磁场调节的空间。图5为PM工作点的调节范围，可以通过外加磁场ΔH来调节PM的输出磁通B，进而调节PMG的输出电压。图6为PMG的d轴和q轴及对应的去磁和增磁调节范围，为获得最大的磁场调节效果，要使外加磁势与PM的d轴重合，外加磁势起到纯增磁和纯去磁的效果。图7为三相辅助绕组的磁势矢量及合成矢量，当三相辅助绕组通以三相交流电时，其合成磁势是旋转的，若能控制旋转磁场频率与PM旋转频率相同，则可以对PM的磁通进行调节。图8为三相辅助绕组电流与合成磁势的幅值和相位关系，合成磁势的幅值为单相磁势最大值的3/2倍，其相位与A相电流重合。图9为本专利提出的基于SVPWM矢量控制的PMG输出电压调节方法，控制回路的反馈参数有PMG输出调节点POR处的电压，PMG的转速及转子位置信息，以及逆变器输出给PMG辅助绕组的三相电流。电流信息通过Clarke变换和Park变换转换成与PMG转子相对静止的d、q分量，与预设的阈值进行比较，再进行Park逆变换求得SVPWM的控制电压，从而控制逆变器的输出电流。辅助绕组的q轴电流分量的参考值为0，即辅助绕组要么起增磁的作用，要么起去磁的作用；d轴分量的参考值分别来源与转子转速信息和POR处的电压信息，二者的线性叠加产生磁通的误差信息，进而生成辅助绕组d轴电流分量的参考值。而以上仅表达了本专利技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。因此，本专利技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构，其特征在于，仅包含有永磁发电机，所述永磁发电机具有定子辅助绕组，所述定子辅助绕组用于改变所述永磁发电机的磁路状态，进而调整所述永磁发电机的输出电压。/n

【技术特征摘要】
1.基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构，其特征在于，仅包含有永磁发电机，所述永磁发电机具有定子辅助绕组，所述定子辅助绕组用于改变所述永磁发电机的磁路状态，进而调整所述永磁发电机的输出电压。


2.根据权利要求1所述的基于SVPWM矢量控制的航空发电永磁发电结构，其特征在于，所述永磁发电机，还包含有，
转子；
环绕于所述转子外侧的定子，所述定子辅助绕组布置于所述定子上；
布置于所述定子上的定子功率输出绕组；
用于检测所述转子的转速信息的转子转速传感器；
用于检测所述转子的位置信息的转子位置传感器；
用于向所述定子辅助绕组输出三相交流电的逆变器；以及，
励磁控制回路，其根据来自所述定子功率输出绕组的电压信息、来自所述转子转速传感器的所述转速信息、来自所述转子位置传感器的所述位置信息及来自所述定子辅助绕组的电流信息，调整所述逆变器向所述定子辅助绕组输...

【专利技术属性】
技术研发人员：万波，
申请(专利权)人：上海航空电器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31