一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法及其系统，首先由发动机带动永磁同步发电机转动，并由永磁同步发电机输出变频变压三相交流电能，与此同时采用旋转变压器对永磁同步发电机的转子位置进行检测，获得第一检测数据，再对第一检测数据进行解码并反馈至整流控制单元；本发明专利技术通过逆变侧三相指令电压中的相位角对三相负载电流使用三相静止到两相旋转坐标系变换解耦出三相有功电流i

【技术实现步骤摘要】
一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法及其系统


[0001]本专利技术涉及发电系统
，具体涉及一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法及其系统。

技术介绍

[0002]为了减轻二氧化碳排放，提升能源利用效率，以车辆、船舰和航空为代表的交通运输业正在经历着电气化的变革，电能在这些设备中的应用占比越来越高，对高质量的稳定的电能需求越来越大，因此都需要独立的供电系统。在大容量储能技术还未完善的前提下，以发动机驱动发电机的“取力发电”系统是有效的解决方式。永磁同步发电机具有高功率密度、高效率和高速的优点，结合脉宽调制技术的可控三相两电平背靠背桥式变换器，在交、直流供电系统中具有广阔的应用前景。
[0003]车载永磁电机三相交流变速恒频发电系统是在传统电励磁同步发电机组的基础上更换发电机和背靠背全桥变换器而成，以降低机组重量，提高能量密度，减少耗油、噪音，增加多种供电标准，而提出的新式的移动式供电系统。
[0004]目前，在车载永磁电机三相交流变速恒频发电系统的应用中，交流侧的突然加载将导致交流测电流骤升和直流母线电流骤升，从而导致直流母线电压骤降，然而直流母线的电压过度降低将导致逆变侧产生逆变失败的问题，这对整个系统的可靠性和稳定性造成了巨大的威胁，也容易对负载或设备产生严重危害，存在安全事故及造成经济损失的隐患；因此，需要设计一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法及其系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，为更好的解决在负载突变的作用下极易引起直流侧电压的波动，甚至发散，并最终导致逆变系统不稳定的问题，提供了一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法及其系统，其构建了整流侧的电流环前馈，从而抑制了交流负载电流突变时直流侧电压的波动，进而提升了整流侧直流母线电压的稳定性，预防了发电系统的逆变失败。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，包括以下步骤，
[0008]步骤(A)，由发动机带动永磁同步发电机转动，并由永磁同步发电机输出变频变压三相交流电能，与此同时采用旋转变压器对永磁同步发电机的转子位置进行检测，获得第一检测数据，再对第一检测数据进行解码并反馈至整流控制单元；
[0009]步骤(B)，通过整流单元对永磁同步发电机输出的变频变压三相交流电能进行接收，并转化为恒压直流电能，与此同时采用第一电流传感器对变频变压三相交流电的电流进行检测，获得第二检测数据，并将第二检测数据反馈至整流控制单元；
[0010]步骤(C)，利用逆变侧将整流单元输出的恒压直流电能转化为工频恒压带中性点的三相交流电能，与此同时采用电压传感器对恒压直流电的电压进行检测，获得第三检测
数据，并将第三检测数据反馈至整流控制单元；
[0011]步骤(D)，通过三相负载对逆变侧输出的工频恒压带中性点三相交流电进行接收，与此同时采用第二电流传感器对工频恒压带中性点三相交流电的电流进行检测，获得第四检测数据，并将第四检测数据反馈至整流控制单元；
[0012]步骤(E)，由整流控制单元根据第一检测数据、第二检测数据、第三检测数据和第四检测数据进行处理，并输出控制信号至整流单元进行控制，完成对车载三相交流变速恒频发电的稳定性提升作业。
[0013]前述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，步骤(A)中的解码是采用解码电路对第一检测数据进行解码并将转子位置角θ反馈至整流控制单元。
[0014]前述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，步骤(B)中的整流单元采用三相全桥电路，所述整流单元内部设置有六个具有反并联二极管的开关管T
1_1
、T
1_2
、T
1_3
、T
1_4
、T
1_5
和T
1_6
，且六个所述开关管均与整流控制单元电性连接，所述第二检测数据为三相电枢电流i
a
、i
b
和i
c
。
[0015]前述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，步骤(C)中的逆变侧包括逆变单元和LC滤波器，其中逆变单元采用三相四桥臂电路，且内部设置有八个具有反并联二极管的开关管T
2_1
、T
2_2
、T
2_3
、T
2_4
、T
2_5
、T
2_6
、T
2_7
和T
2_8
，所述第三检测数据为直流母线电压U
dcfdb
。
[0016]前述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，步骤(D)中的第四检测数据为三相交流负载电流i
rn
、i
yn
和i
bn
。
[0017]前述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，步骤(E)中的整流控制单元具体处理步骤如下，
[0018]步骤(E1)，将转子位置角θ与三相电枢电流i
a
、i
b
和i
c
进行交直轴坐标变换，并得到永磁同步发电机三相绕组的交轴电流反馈值i
qfdb
和直轴电流反馈值i
dfdb
；
[0019]步骤(E2)，对三相工频角速度w进行积分，并得到指令相位角wt，再利用指令相位角wt与三相交流负载电流i
rn
、i
yn
和i
bn
进行交直轴坐标变换，得到负载的交轴电流反馈值i
qfac
和直轴电流反馈值i
dfac
；
[0020]步骤(E3)，设直流母线电压的期望值为U
dcref
，并将期望值U
dcref
与直流母线电压U
dcfdb
做差，获得差值ΔU
dc
，再将差值ΔU
dc
输入至第一PI调节器得到限幅前的直流电压指令U
dcpre
，接着由第一限幅模块将限幅前的直流电压指令U
dcpre
与直流电压指令最小限幅值U
dcmin
和直流电压指令最大限幅值U
dcmax
做限幅，并得到实际直流电压控制指令U
dccmd
，其中限幅的具体过程为若U
dcpre
小于U
dcmin
，则U
dccmd
等于U
dcmin
，若U
dcpre
大于U
dcmax
，则U
dccmd
等于U
dcmax
；
[0021]步骤(E4)，将实际直流电压控制指令U
dccmd
经过
‑
1增益得到交轴电流期望值i<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，由发动机带动永磁同步发电机转动，并由永磁同步发电机输出变频变压三相交流电能，与此同时采用旋转变压器对永磁同步发电机的转子位置进行检测，获得第一检测数据，再对第一检测数据进行解码并反馈至整流控制单元；步骤(B)，通过整流单元对永磁同步发电机输出的变频变压三相交流电能进行接收，并转化为恒压直流电能，与此同时采用第一电流传感器对变频变压三相交流电的电流进行检测，获得第二检测数据，并将第二检测数据反馈至整流控制单元；步骤(C)，利用逆变侧将整流单元输出的恒压直流电能转化为工频恒压带中性点的三相交流电能，与此同时采用电压传感器对恒压直流电的电压进行检测，获得第三检测数据，并将第三检测数据反馈至整流控制单元；步骤(D)，通过三相负载对逆变侧输出的工频恒压带中性点三相交流电进行接收，与此同时采用第二电流传感器对工频恒压带中性点三相交流电的电流进行检测，获得第四检测数据，并将第四检测数据反馈至整流控制单元；步骤(E)，由整流控制单元根据第一检测数据、第二检测数据、第三检测数据和第四检测数据进行处理，并输出控制信号至整流单元进行控制，完成对车载三相交流变速恒频发电的稳定性提升作业。2.根据权利要求1所述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，其特征在于：步骤(A)中的解码是采用解码电路对第一检测数据进行解码并将转子位置角θ反馈至整流控制单元。3.根据权利要求2所述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，其特征在于：步骤(B)中的整流单元采用三相全桥电路，所述整流单元内部设置有六个具有反并联二极管的开关管T
1_1
、T
1_2
、T
1_3
、T
1_4
、T
1_5
和T
1_6
，且六个所述开关管均与整流控制单元电性连接，所述第二检测数据为三相电枢电流i
a
、i
b
和i
c
。4.根据权利要求3所述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，其特征在于：步骤(C)中的逆变侧包括逆变单元和LC滤波器，其中逆变单元采用三相四桥臂电路，且内部设置有八个具有反并联二极管的开关管T
2_1
、T
2_2
、T
2_3
、T
2_4
、T
2_5
、T
2_6
、T
2_7
和T
2_8
，所述第三检测数据为直流母线电压U
dcfdb
。5.根据权利要求4所述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，其特征在于：步骤(D)中的第四检测数据为三相交流负载电流i
rn
、i
yn
和i
bn
。6.根据权利要求5所述的一种车载三相交流变速恒频发电稳定性提升方法，其特征在于：步骤(E)中的整流控制单元具体处理步骤如下，步骤(E1)，将转子位置角θ与三相电枢电流i
a
、i
b
和i
c
进行交直轴坐标变换，并得到永磁同步发电机三相绕组的交轴电流反馈值i
qfdb
和直轴电流反馈值i
dfdb
；步骤(E2)，对三相工频角速度w进行积分，并得到指令相位角wt，再利用指令相位角wt与三相交流负载电流i
rn
、i
yn
和i
bn
进行交直轴坐标变换，得到负载的交轴电流反馈值i
qfac
和直轴电流反馈值i
dfac
；步骤(E3)，设直流母线电压的期望值为U
dcref
，并将期望值U
dcref
与直流母线电压U
dcfdb
做差，获得差值ΔU
dc
，再将差值ΔU
dc
输入至第一PI调节器得到限幅前的直流电压指令U
dcpre
，接着由第一限幅模块将限幅前的直流电压指令U
dcpre
与直流电压指令最小限幅值U
dcmin
和直
流电压指令最大限幅值U
dcmax
做限幅，并得到实际直流电压控制指令U
dccmd
，其中限幅的具体过程为若U
dcpre
小于U
dcmin
，则U
dccmd
等于U
dcmin
，若U...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健，吕其丰，顾宇彬，吴道山，王晨，
申请(专利权)人：无锡华友发电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：