CN104113247B - 双凸极发电机电压调节装置及其电压调节控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双凸极发电机电压调节装置，包括双凸极发电机、交-直流转换电路和励磁调节器，所述交-直流转换电路和励磁调节器分别与双凸极发电机相应的连接端电连接，交-直流转换电路与励磁调节器电连接；而其电压调节方法包括检测双凸极发电机的输出电压，以双凸极发电机的输出电压以及构建滑模面方程，并确定滑模系数的值，实时检测上述两个状态变量并计算出滑模面S的值，并根据S的值控制励磁调节器中相应开关管的开通和关断，从而达到调节励磁电流，进而调节输出电压的目的。本发明能够克服发电机系统由于长期运行，结构参数变化而导致的发电性能下降的缺点，并提高电机的动态响应。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种双凸极发电机电压调节装置及其电压调节控制方法。
背景技术
上世纪90年代由美国Lipo教授提出的双凸极电机，经过多年的研究与发展，已在许多领域得到了应用。该电机的转子结构简单，转子上无绕组，无铜损，适合高速运行，因而较适合作高速发电机使用。根据不同的励磁方式，双凸极电机的衍生型——电励磁和混合励磁双凸极电机，由于存在励磁绕组，调节电机磁场方便，尤其适合发电应用场合。另外，当发电机出现故障而使得输出电压过高时，可以通过切断励磁电流进行发电机灭磁，使输出电压为零。尽管针对电励磁和混合励磁双凸极发电机的励磁调节器（即发电机电压调节器）很早就被人提出并加以应用，但其控制方式依然是传统的输出电压反馈PI控制，动态性能较差，后经改进，引入了励磁电流前馈控制，改善了发电机的动态性能。发电机在长期运行状态下，由于温度等环境因素变化，发电机各相绕组的电阻将会增加，为维持既定的输出功率，励磁电流将会增大，以维持输出恒定的电枢电流，发电机的参数将会改变，其发电机输出电压与励磁电流输入间的传递函数结构将会发生改变，原有的固定PI参数就不一定是最佳参数，发电机性能下降，根据实验数据证明，发电机的输出电压跌落低于6.5V，且其励磁电流变化在7.5-15A之间，而输出电压恢复时间在500ms。
发明内容
本发明的目的是：提供一种能够克服发电机系统由于长期运行，结构参数变化而导致的发电性能下降的缺点，并提高电机的动态响应的双凸极发电机电压调节装置及其电压调节控制方法，以克服现有技术的不足。
为了达到上述目的，本发明的第一个技术方案是：一种双凸极发电机电压调节装置，包括双凸极发电机、交-直流转换电路和励磁调节器，其创新点在于：
a、所述交-直流转换电路包括三相整流桥和滤波电路，所述双凸极发电机的A、B、C三相电压输出端与三相整流桥的输入端电连接，三相整流桥的输出端与滤波电路的输入端电连接，滤波电路具有与负载电路电连接的连接端子E、F；
b、所述励磁调节器包括电容电流检测电路、输出电压检测电路、DSP微处理器、励磁功率变换器和励磁电流检测电路；所述双凸极发电机的励磁绕组连接端与励磁功率变换器相应的连接端电连接，滤波电路的连接端子E、F同时与电容电流检测电路的输入端和输出电压检测电路的输入端电连接，电容电流检测电路的输出端和输出电压检测电路的输出端分别与DSP微处理器相应的连接端电连接，DSP微处理器相应的输出端与励磁功率变换器相应的输入端电连接，所述双凸极发电机的励磁绕组连接端、DSP微处理器和励磁功率变换器分别与励磁电流检测电路相应的连接端电连接。
在上述第一个技术方案中，所述励磁功率变换器包括励磁电源Uf，开关管Q1、Q2，二极管D11、D12；所述开关管Q1的漏极与二极管D11的阴极以及励磁电源Uf的正极电连接，开关管Q1的源极与二极管D12的阴极以及双凸极发电机的励磁绕组连接输入端电连接；所述开关管Q2的源极与二极管D12的阳极以及励磁电源Uf的负极电连接，开关管Q2的漏极与二极管D11的阳极电连接并经励磁电流检测电路与双凸极发电机的励磁绕组连接输出端电连接；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极分别与DSP微处理器相应的连接端电连接。
在上述第一个技术方案中，所述励磁电流检测电路包括电阻R6、R8和检测双凸极发电机励磁绕组电流的电流传感器LEM2，所述电阻R6的一端与双凸极发电机的励磁绕组连接输出端电连接，电阻R6的另一端通过电流传感器LEM2与励磁功率变换器相应的连接端电连接，电阻R8的一端与电流传感器LEM2的检测端以及DSP微处理器相应的连接端电连接，电阻R8的另一端接地。
在上述第一个技术方案中，所述滤波电路包括电容C0、电流传感器LEM1和电阻R7，电容C0与电流传感器LEM1串接并引出连接端子E、F，且连接端子E、F与负载电路的两端相并联，电流传感器LEM1的检测端与电阻R7的一端以及电容电流检测电路相应的输入端电连接，电阻R7的另一端接地，电流传感器LEM1的电源端接电源。
在上述第一个技术方案中，所述输出电压检测电路是由分压电阻构成的电压检测电路，或者是由运算放大器构成的差动式电压检测电路。
在上述第一个技术方案中，所述电容电流检测电路包括运算放大器U1和二极管d1、d2；所述输出电压检测电路是运算放大器构成差动式电压检测电路，包括运算放大器U2、U3，二极管d3、d4，电阻R3、R4、R5、R9；所述电阻R4的一端、电阻R9的一端同时与运算放大器U3的同相端电连接，而电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与滤波电路的连接端子E电连接；所述滤波电路的连接端子F经电阻R3与运算放大器U3的反相端电连接，电阻R5跨接在运算放大器U3的输出端和反相端之间，并与电阻R3构成电压缩放比例模块；所述运算放大器U3的输出端与运算放大器U2的同相端电连接，而运算放大器U2的反相端与运算放大器U2的输出端电连接，并构成电压跟随模块；所述运算放大器U2的输出端同时与二极管d3的阳极以及二极管d4的阴极电连接，并与DSP微处理器相应的连接端电连接，二极管d3的阴极与电源电连接，二极管d4的阳极接地；所述运算放大器U1的同相端与滤波电路相应的连接端电连接，运算放大器U1的反相端与运算放大器U1的输出端电连接，并同时与二极管d1的阳极以及二极管d2的阴极电连接，以及与DSP微处理器相应的连接端电连接，二极管d1的阴极与电源电连接，二极管d2的阳极接地。
为了达到上述目的，本发明的第二个技术方案是：一种双凸极发电机电压调节控制方法，包括双凸极发电机、与负载电路电连接的交-直流转换电路以及励磁调节器；所述双凸极发电机的A、B、C三相电压输出端与交-直流转换电路的输入端电连接，交-直流转换电路的输出端与励磁调节器相应的连接端电连接，所述双凸极发电机的励磁绕组连接端与励磁调节器相应的连接端电连接，其创新点在于：其具体控制步骤是：
步骤a、检测双凸极发电机通过交-直流转换电路输出的直流电压U0；
将双凸极发电机输出的三相电压送至交-直流转换电路的三相整流桥进行整流，并通过滤波电路进行滤波得到直流电压U0，再将所述直流电压U0通过励磁调节器的输出电压检测电路送至励磁调节器的DSP微处理器进行模数转换后并存至DSP微处理器内；
步骤b、检测滤波电路的电容C0的电流ICo；
由励磁调节器的电容电流检测电路检测滤波电路的电容C0的电流ICo，并送至DSP微处理器进行模数转换后并存至DSP微处理器内；
步骤c、设定双凸极发电机通过交-直流转换电路输出的直流参考电压为Ur，以及设定滞环的上限S1和下限S2；
由DSP微处理器设定直流参考电压为Ur以及滞环的上限S1和下限S2，并将参考电压Ur以及滞环的上限S1和下限S2存至DSP微处理器内；
步骤d、所述励磁调节器包括励磁功率变换器，而励磁功率变换器包括开关管Q1、Q2，且开关管Q1为导通状态，根据滤波电路的电容C0值和负载电路的最大负载值RL，建立励磁功率变换器的开关管Q2的滑模面方程S，所述步骤c中的滞环的上限S1和下限S2是指滑模面方程S输出的上限和下限；
其中，α表示的是滑模系数，β表示的是经输出电压检测电路处理后输出的电压缩放比例；
步骤e、调节励磁调节器的励磁功率变换器的工作状态；
根据步骤d中的公式得知，若S>S1时，则励磁功率变换器的开关管Q2导通，且双凸极发电机的励磁电流增大；若S2≤S≤S1时，则励磁功率变换器的开关管Q2的开关状态保持不变；若S＜S2时，则励磁功率变换器的开关管Q2关断，且双凸极发电机的励磁电流减小；通过对开关管Q2的导通和关断，就能实现对双凸极发电机励磁电流的调节，从而完成双凸极发电机的输出电压调节控制，使得所述负载电路的输入电压保持稳定。
在上述第二个技术方案中，所述励磁调节器的输出电压检测电路是由分压电阻构成的电压检测电路，或者是由运算放大器构成差动式电压检测电路。
在上述第二个技术方案中，所述励磁调节器的励磁功率变换器还包括励磁电源Uf和二极管D11、D12；所述开关管Q1的漏极与二极管D11的阴极以及励磁电源Uf的正极电连接，开关管Q1的源极与二极管D12的阴极以及双凸极发电机的励磁绕组连接输入端电连接；所述开关管Q2的源极与二极管D12的阳极以及励磁电源Uf的负极电连接，开关管Q2的漏极与二极管D11的阳极电连接并经励磁电流检测电路与双凸极发电机的励磁绕组连接输出端电连接；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极分别与DSP微处理器相应的连接端电连接。
在上述第二个技术方案中，所述电容电流检测电路包括运算放大器U1和二极管d1、d2；所述输出电压检测电路是运算放大器构成差动式电压检测电路，包括运算放大器U2、U3，二极管d3、d4，电阻R3、R4、R5、R9；所述电阻R4的一端、电阻R9的一端同时与运算放大器U3的同相端电连接，而电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与滤波电路的连接端子E电连接；所述滤波电路的连接端子F经电阻R3与运算放大器U3的反相端电连接，电阻R5跨接在运算放大器U3的输出端和反相端之间，并与电阻R3构成电压缩放比例模块；所述运算放大器U3的输出端与运算放大器U2的同相端电连接，而运算放大器U2的反相端与运算放大器U2的输出端电连接，并构成电压跟随模块；所述运算放大器U2的输出端同时与二极管d3的阳极以及二极管d4的阴极电连接，并与DSP微处理器相应的连接端电连接，二极管d3的阴极与电源电连接，二极管d4的阳极接地；所述运算放大器U1的同相端与滤波电路相应的连接端电连接，运算放大器U1的反相端与运算放大器U1的输出端电连接，并同时与二极管d1的阳极以及二极管d2的阴极电连接，以及与DSP微处理器相应的连接端电连接，二极管d1的阴极与电源电连接，二极管d2的阳极接地。
本发明所具有的积极效果是：本发明的一种双凸极发电机电压调节装置及其调节控制方法是通过以双凸极发电机输出电压偏差和输出电压偏差的导数为状态变量构建一阶线性滑模面方程，在此基础上，基于李雅普诺夫稳定性判断方程确定滑模系数的值，通过实时检测上述两个状态变量并计算出滑模面S的值，并根据S的值控制励磁调节器中相应开关管的开通和关断，从而达到调节励磁电流，进而调节输出电压的目的，使得所述负载电路的输入电压保持稳定，采用本发明的电压调节方法后根据实验数据证明，该方法使得双凸极发电机从负载50A到负载250A的输出电压静压差为0.35V（发电机额定输出直流电压为28.5V)，在突加负载（50A到250A)时的输出电压跌落低于4.5V，且其励磁电流变化在7.5-16.5A之间，而输出电压恢复时间在10ms。本发明的电压调节装置不仅结构简单，而且生产成本低；而其调节控制方法简单易行，具有环境适应性和抗扰动性强、能克服发电机在长期运行过程中由于阻抗变化而引起对系统性能的影响，鲁棒性强，能实现精确跟踪和极快的动态响应。
附图说明
图1是本发明一种具体实施方式的电路原理方框示意图；
图2是本发明一种具体实施方式的电路原理示意图；
图3是本发明方法的流程图；
图4是采用本发明方法后双凸极发电机调压状态变量运动轨迹示意图。
具体实施方式
以下结合附图以及给出的实施例，对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。
如图1、2所示，一种双凸极发电机电压调节装置，包括双凸极发电机1、交-直流转换电路2和励磁调节器3，
a、所述交-直流转换电路2包括三相整流桥2-1和滤波电路2-2，所述双凸极发电机1的A、B、C三相电压输出端与三相整流桥2-1的输入端电连接，三相整流桥2-1的输出端与滤波电路2-2的输入端电连接，滤波电路2-2具有与负载电路4电连接的连接端子E、F；
b、所述励磁调节器3包括电容电流检测电路3-1、输出电压检测电路3-2、DSP微处理器3-3、励磁功率变换器3-4和励磁电流检测电路3-5；所述双凸极发电机1的励磁绕组连接端与励磁功率变换器3-4相应的连接端电连接，滤波电路2-2的连接端子E、F同时与电容电流检测电路3-1的输入端和输出电压检测电路3-2的输入端电连接，电容电流检测电路3-1的输出端和输出电压检测电路3-2的输出端分别与DSP微处理器3-3相应的连接端电连接，DSP微处理器3-3相应的输出端与励磁功率变换器3-4相应的输入端电连接，所述双凸极发电机1的励磁绕组连接端、DSP微处理器3-3和励磁功率变换器3-4分别与励磁电流检测电路3-5相应的连接端电连接。
如图2所示，所述励磁功率变换器3-4包括励磁电源Uf，开关管Q1、Q2，二极管D11、D12；所述开关管Q1的漏极与二极管D11的阴极以及励磁电源Uf的正极电连接，开关管Q1的源极与二极管D12的阴极以及双凸极发电机1的励磁绕组连接输入端电连接；所述开关管Q2的源极与二极管D12的阳极以及励磁电源Uf的负极电连接，开关管Q2的漏极与二极管D11的阳极电连接并经励磁电流检测电路3-5与双凸极发电机1的励磁绕组连接输出端电连接；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极分别与DSP微处理器3-3相应的连接端电连接。
如图2所示，所述励磁电流检测电路3-5包括电阻R6、R8和检测双凸极发电机1励磁绕组电流的电流传感器LEM2，所述电阻R6的一端与双凸极发电机1的励磁绕组连接输出端电连接，电阻R6的另一端通过电流传感器LEM2与励磁功率变换器3-4相应的连接端电连接，电阻R8的一端与电流传感器LEM2的检测端以及DSP微处理器3-3相应的连接端电连接，电阻R8的另一端接地。
如图2所示，所述滤波电路2-2包括电容C0、电流传感器LEM1和电阻R7，电容C0与电流传感器LEM1串接并引出连接端子E、F，且连接端子E、F与负载电路4的两端相并联，电流传感器LEM1的检测端与电阻R7的一端以及电容电流检测电路3-1相应的输入端电连接，电阻R7的另一端接地，电流传感器LEM1的电源端接电源。
如图2所示，本发明所述输出电压检测电路3-2是由运算放大器构成的差动式电压检测电路。当然，并不局限于此，所述输出电压检测电路3-2也可以是由分压电阻构成的电压检测电路。
如图2所示，所述电容电流检测电路3-1包括运算放大器U1和二极管d1、d2；所述输出电压检测电路3-2是运算放大器构成差动式电压检测电路，包括运算放大器U2、U3，二极管d3、d4，电阻R3、R4、R5、R9；所述电阻R4的一端、电阻R9的一端同时与运算放大器U3的同相端电连接，而电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与滤波电路2-2的连接端子E电连接；所述滤波电路2-2的连接端子F经电阻R3与运算放大器U3的反相端电连接，电阻R5跨接在运算放大器U3的输出端和反相端之间，并与电阻R3构成电压缩放比例模块；所述运算放大器U3的输出端与运算放大器U2的同相端电连接，而运算放大器U2的反相端与运算放大器U2的输出端电连接，并构成电压跟随模块；所述运算放大器U2的输出端同时与二极管d3的阳极以及二极管d4的阴极电连接，并与DSP微处理器3-3相应的连接端电连接，二极管d3的阴极与电源电连接，二极管d4的阳极接地；所述运算放大器U1的同相端与滤波电路2-2相应的连接端电连接，运算放大器U1的反相端与运算放大器U1的输出端电连接，并同时与二极管d1的阳极以及二极管d2的阴极电连接，以及与DSP微处理器3-3相应的连接端电连接，二极管d1的阴极与电源电连接，二极管d2的阳极接地。
如图1、2、3、4所示，一种双凸极发电机电压调节控制方法，包括双凸极发电机1、与负载电路4电连接的交-直流转换电路2以及励磁调节器3；所述双凸极发电机1的A、B、C三相电压输出端与交-直流转换电路2的输入端电连接，交-直流转换电路2的输出端与励磁调节器3相应的连接端电连接，所述双凸极发电机1的励磁绕组连接端与励磁调节器3相应的连接端电连接，其具体控制步骤是：
步骤a、检测双凸极发电机1通过交-直流转换电路2输出的直流电压U0；
将双凸极发电机1输出的三相电压送至交-直流转换电路2的三相整流桥2-1进行整流，并通过滤波电路2-2进行滤波得到直流电压U0，再将所述直流电压U0通过励磁调节器3的输出电压检测电路3-2送至励磁调节器3的DSP微处理器3-3进行模数转换后并存至DSP微处理器3-3内；
步骤b、检测滤波电路2-2的电容C0的电流ICo；
由励磁调节器3的电容电流检测电路3-1检测滤波电路2-2的电容C0的电流ICo，并送至DSP微处理器3-3进行模数转换后并存至DSP微处理器3-3内；
步骤c、设定双凸极发电机1通过交-直流转换电路2输出的直流参考电压为Ur，以及设定滞环的上限S1和下限S2；
由DSP微处理器3-3设定直流参考电压为Ur以及滞环的上限S1和下限S2，并将参考电压Ur以及滞环的上限S1和下限S2存至DSP微处理器3-3内；
步骤d、所述励磁调节器3包括励磁功率变换器3-4，而励磁功率变换器3-4包括开关管Q1、Q2，且开关管Q1为导通状态，根据滤波电路2-2的电容C0值和负载电路4的最大负载值RL，建立励磁功率变换器3-4的开关管Q2的滑模面方程S，所述步骤c中的滞环的上限S1和下限S2是指滑模面方程S输出的上限和下限；
其中，α表示的是滑模系数，β表示的是经输出电压检测电路3-2处理后输出的电压缩放比例，β=R5/R3；
步骤e、调节励磁调节器3的励磁功率变换器3-4的工作状态；
根据步骤d中的公式得知，若S>S1时，则励磁功率变换器3-4的开关管Q2导通，且双凸极发电机1的励磁电流增大；若S2≤S≤S1时，则励磁功率变换器3-4的开关管Q2的开关状态保持不变，且双凸极发电机1的励磁电流保持原有的变化趋势，即若双凸极发电机1的励磁电流原来是增长，则现在继续增长，若双凸极发电机1的励磁电流原来是减少，则现在继续减少；若S＜S2时，则励磁功率变换器3-4的开关管Q2关断，且双凸极发电机1的励磁电流减小；通过对开关管Q2的导通和关断，就能实现对双凸极发电机励磁电流的调节，从而完成双凸极发电机的输出电压调节控制，使得所述负载电路4的输入电压保持稳定。
如图4所示，当S>S1时，则励磁功率变换器3-4的开关管Q2导通，且双凸极发电机1的励磁电流增大,而滑模运动轨迹就如实线部分从上向滑模面S切入;当S<S2时，则励磁功率变换器3-4的开关管Q2关断，且双凸极发电机1的励磁电流减小,滑模运动轨迹就如虚线部分由下向滑模面S切入;经过多次开关切换后,滑模轨迹趋近于零(即S=0)，此时，滑模面方程S中的状态变量x 1=x 2=0，输出电压趋于稳定，即βU0=Ur,输出电压检测值跟踪上了输出电压参考值。
如图2所示，本发明所述输出电压检测电路3-2是由运算放大器构成的差动式电压检测电路。当然，并不局限于此，所述输出电压检测电路3-2也可以是由分压电阻构成的电压检测电路。
如图2所示，所述励磁调节器3的励磁功率变换器3-4还包括励磁电源Uf和二极管D11、D12；所述开关管Q1的漏极与二极管D11的阴极以及励磁电源Uf的正极电连接，开关管Q1的源极与二极管D12的阴极以及双凸极发电机1的励磁绕组连接输入端电连接；所述开关管Q2的源极与二极管D12的阳极以及励磁电源Uf的负极电连接，开关管Q2的漏极与二极管D11的阳极电连接并经励磁电流检测电路3-5与双凸极发电机1的励磁绕组连接输出端电连接；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极分别与DSP微处理器3-3相应的连接端电连接。
如图2所示，所述电容电流检测电路3-1包括运算放大器U1和二极管d1、d2；所述输出电压检测电路3-2是运算放大器构成差动式电压检测电路，包括运算放大器U2、U3，二极管d3、d4，电阻R3、R4、R5、R9；所述电阻R4的一端、电阻R9的一端同时与运算放大器U3的同相端电连接，而电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与滤波电路2-2的连接端子E电连接；所述滤波电路2-2的连接端子F经电阻R3与运算放大器U3的反相端电连接，电阻R5跨接在运算放大器U3的输出端和反相端之间，并与电阻R3构成电压缩放比例模块；所述运算放大器U3的输出端与运算放大器U2的同相端电连接，而运算放大器U2的反相端与运算放大器U2的输出端电连接，并构成电压跟随模块；所述运算放大器U2的输出端同时与二极管d3的阳极以及二极管d4的阴极电连接，并与DSP微处理器3-3相应的连接端电连接，二极管d3的阴极与电源电连接，二极管d4的阳极接地；所述运算放大器U1的同相端与滤波电路2-2相应的连接端电连接，运算放大器U1的反相端与运算放大器U1的输出端电连接，并同时与二极管d1的阳极以及二极管d2的阴极电连接，以及与DSP微处理器3-3相应的连接端电连接，二极管d1的阴极与电源电连接，二极管d2的阳极接地。
本发明是通过以双凸极发电机输出电压偏差和输出电压偏差的导数为状态变量构建一阶线性滑模面方程，并确定滑模系数的值，实时检测上述两个状态变量并计算出滑模面S的值，并根据S的值控制励磁调节器中相应开关管的开通和关断，从而达到调节励磁电流，进而调节输出电压的目的，使得所述负载电路的输入电压保持稳定。本发明的电压调节装置不仅结构简单，而且生产成本低；而其调节控制方法简单易行，具有抗扰动性强、能克服发电机在长期运行过程中由于阻抗变化而引起对系统性能的影响，鲁棒性强，能实现精确跟踪和极快的动态响应。
本发明的方法不仅适用于双凸极发电机，也同样适用于其他通过调节励磁电流来调节发电机输出电压幅值的发电机系统。它具有环境适应性和鲁棒性强，能实现自我调节，同时，还具有快速的动态性能和较好的调压精度。因而，在发电机调压系统具有很高的应用价值。
Claims (9)
1.一种双凸极发电机电压调节装置，包括双凸极发电机（1）、交-直流转换电路（2）和励磁调节器（3），其特征在于：
a、所述交-直流转换电路（2）包括三相整流桥（2-1）和滤波电路（2-2），所述双凸极发电机（1）的A、B、C三相电压输出端与三相整流桥（2-1）的输入端电连接，三相整流桥（2-1）的输出端与滤波电路（2-2）的输入端电连接，滤波电路（2-2）具有与负载电路（4）电连接的连接端子E、F；
b、所述励磁调节器（3）包括电容电流检测电路（3-1）、输出电压检测电路（3-2）、DSP微处理器（3-3）、励磁功率变换器（3-4）和励磁电流检测电路（3-5）；所述双凸极发电机（1）的励磁绕组连接端与励磁功率变换器（3-4）相应的连接端电连接，滤波电路（2-2）的连接端子E、F同时与电容电流检测电路（3-1）的输入端和输出电压检测电路（3-2）的输入端电连接，电容电流检测电路（3-1）的输出端和输出电压检测电路（3-2）的输出端分别与DSP微处理器（3-3）相应的连接端电连接，DSP微处理器（3-3）相应的输出端与励磁功率变换器（3-4）相应的输入端电连接，所述双凸极发电机（1）的励磁绕组连接端、DSP微处理器（3-3）和励磁功率变换器（3-4）分别与励磁电流检测电路（3-5）相应的连接端电连接；所述励磁功率变换器（3-4）包括励磁电源Uf，开关管Q1、Q2，二极管D11、D12；所述开关管Q1的漏极与二极管D11的阴极以及励磁电源Uf的正极电连接，开关管Q1的源极与二极管D12的阴极以及双凸极发电机（1）的励磁绕组连接输入端电连接；所述开关管Q2的源极与二极管D12的阳极以及励磁电源Uf的负极电连接，开关管Q2的漏极与二极管D11的阳极电连接并经励磁电流检测电路（3-5）与双凸极发电机（1）的励磁绕组连接输出端电连接；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极分别与DSP微处理器（3-3）相应的连接端电连接。
2.根据权利要求1所述的双凸极发电机电压调节装置，其特征在于：所述励磁电流检测电路（3-5）包括电阻R6、R8和检测双凸极发电机（1）励磁绕组电流的电流传感器LEM2，所述电阻R6的一端与双凸极发电机（1）的励磁绕组连接输出端电连接，电阻R6的另一端通过电流传感器LEM2与励磁功率变换器（3-4）相应的连接端电连接，电阻R8的一端与电流传感器LEM2的检测端以及DSP微处理器（3-3）相应的连接端电连接，电阻R8的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的双凸极发电机电压调节装置，其特征在于：所述滤波电路（2-2）包括电容C0、电流传感器LEM1和电阻R7，电容C0与电流传感器LEM1串接并引出连接端子E、F，且连接端子E、F与负载电路（4）的两端相并联，电流传感器LEM1的检测端与电阻R7的一端以及电容电流检测电路（3-1）相应的输入端电连接，电阻R7的另一端接地，电流传感器LEM1的电源端接电源。
4.根据权利要求1所述的双凸极发电机电压调节装置，其特征在于：所述输出电压检测电路（3-2）是由分压电阻构成的电压检测电路，或者是由运算放大器构成的差动式电压检测电路。
5.根据权利要求1或4所述的双凸极发电机电压调节装置，其特征在于：所述电容电流检测电路（3-1）包括运算放大器U1和二极管d1、d2；所述输出电压检测电路（3-2）是运算放大器构成差动式电压检测电路，包括运算放大器U2、U3，二极管d3、d4，电阻R3、R4、R5、R9；所述电阻R4的一端、电阻R9的一端同时与运算放大器U3的同相端电连接，而电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与滤波电路（2-2）的连接端子E电连接；所述滤波电路（2-2）的连接端子F经电阻R3与运算放大器U3的反相端电连接，电阻R5跨接在运算放大器U3的输出端和反相端之间，并与电阻R3构成电压缩放比例模块；所述运算放大器U3的输出端与运算放大器U2的同相端电连接，而运算放大器U2的反相端与运算放大器U2的输出端电连接，并构成电压跟随模块；所述运算放大器U2的输出端同时与二极管d3的阳极以及二极管d4的阴极电连接，并与DSP微处理器（3-3）相应的连接端电连接，二极管d3的阴极与电源电连接，二极管d4的阳极接地；所述运算放大器U1的同相端与滤波电路（2-2）相应的连接端电连接，运算放大器U1的反相端与运算放大器U1的输出端电连接，并同时与二极管d1的阳极以及二极管d2的阴极电连接，以及与DSP微处理器（3-3）相应的连接端电连接，二极管d1的阴极与电源电连接，二极管d2的阳极接地。
6.一种双凸极发电机电压调节控制方法，包括双凸极发电机（1）、与负载电路（4）电连接的交-直流转换电路（2）以及励磁调节器（3）；所述双凸极发电机（1）的A、B、C三相电压输出端与交-直流转换电路（2）的输入端电连接，交-直流转换电路（2）的输出端与励磁调节器（3）相应的连接端电连接，所述双凸极发电机（1）的励磁绕组连接端与励磁调节器（3）相应的连接端电连接，其特征在于：其具体控制步骤是：
步骤a、检测双凸极发电机（1）通过交-直流转换电路（2）输出的直流电压U0；
将双凸极发电机（1）输出的三相电压送至交-直流转换电路（2）的三相整流桥（2-1）进行整流，并通过滤波电路（2-2）进行滤波得到直流电压U0，再将所述直流电压U0通过励磁调节器（3）的输出电压检测电路（3-2）送至励磁调节器（3）的DSP微处理器（3-3）进行模数转换后并存至DSP微处理器（3-3）内；
步骤b、检测滤波电路（2-2）的电容C0的电流ICo；
由励磁调节器（3）的电容电流检测电路（3-1）检测滤波电路（2-2）的电容C0的电流ICo，并送至DSP微处理器（3-3）进行模数转换后并存至DSP微处理器（3-3）内；
步骤c、设定双凸极发电机（1）通过交-直流转换电路（2）输出的直流参考电压为Ur，以及设定滞环的上限S1和下限S2；
由DSP微处理器（3-3）设定直流参考电压为Ur以及滞环的上限S1和下限S2，并将参考电压Ur以及滞环的上限S1和下限S2存至DSP微处理器（3-3）内；
步骤d、所述励磁调节器（3）包括励磁功率变换器（3-4），而励磁功率变换器（3-4）包括开关管Q1、Q2，且开关管Q1为导通状态，根据滤波电路（2-2）的电容C0值和负载电路（4）的最大负载值RL，建立励磁功率变换器（3-4）的开关管Q2的滑模面方程S，所述步骤c中的滞环的上限S1和下限S2是指滑模面方程S输出的上限和下限；
其中，α表示的是滑模系数，β表示的是经输出电压检测电路（3-2）处理后输出的电压缩放比例；
步骤e、调节励磁调节器（3）的励磁功率变换器（3-4）的工作状态；
根据步骤d中的公式得知，若S>S1时，则励磁功率变换器（3-4）的开关管Q2导通，且双凸极发电机（1）的励磁电流增大；若S2≤S≤S1时，则励磁功率变换器（3-4）的开关管Q2的开关状态保持不变；若S＜S2时，则励磁功率变换器（3-4）的开关管Q2关断，且双凸极发电机（1）的励磁电流减小；通过对开关管Q2的导通和关断，就能实现对双凸极发电机励磁电流的调节，从而完成双凸极发电机的输出电压调节控制，使得所述负载电路（4）的输入电压保持稳定。
7.根据权利要求6所述的双凸极发电机电压调节控制方法，其特征在于：所述励磁调节器（3）的输出电压检测电路（3-2）是由分压电阻构成的电压检测电路，或者是由运算放大器构成差动式电压检测电路。
8.根据权利要求6所述的双凸极发电机电压调节控制方法，其特征在于：所述励磁调节器（3）的励磁功率变换器（3-4）还包括励磁电源Uf和二极管D11、D12；所述开关管Q1的漏极与二极管D11的阴极以及励磁电源Uf的正极电连接，开关管Q1的源极与二极管D12的阴极以及双凸极发电机（1）的励磁绕组连接输入端电连接；所述开关管Q2的源极与二极管D12的阳极以及励磁电源Uf的负极电连接，开关管Q2的漏极与二极管D11的阳极电连接并经励磁电流检测电路（3-5）与双凸极发电机（1）的励磁绕组连接输出端电连接；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极分别与DSP微处理器（3-3）相应的连接端电连接。
9.根据权利要求6所述的双凸极发电机电压调节控制方法，其特征在于：所述电容电流检测电路（3-1）包括运算放大器U1和二极管d1、d2；所述输出电压检测电路（3-2）是运算放大器构成差动式电压检测电路，包括运算放大器U2、U3，二极管d3、d4，电阻R3、R4、R5、R9；所述电阻R4的一端、电阻R9的一端同时与运算放大器U3的同相端电连接，而电阻R9的另一端接地，电阻R4的另一端与滤波电路（2-2）的连接端子E电连接；所述滤波电路（2-2）的连接端子F经电阻R3与运算放大器U3的反相端电连接，电阻R5跨接在运算放大器U3的输出端和反相端之间，并与电阻R3构成电压缩放比例模块；所述运算放大器U3的输出端与运算放大器U2的同相端电连接，而运算放大器U2的反相端与运算放大器U2的输出端电连接，并构成电压跟随模块；所述运算放大器U2的输出端同时与二极管d3的阳极以及二极管d4的阴极电连接，并与DSP微处理器（3-3）相应的连接端电连接，二极管d3的阴极与电源电连接，二极管d4的阳极接地；所述运算放大器U1的同相端与滤波电路（2-2）相应的连接端电连接，运算放大器U1的反相端与运算放大器U1的输出端电连接，并同时与二极管d1的阳极以及二极管d2的阴极电连接，以及与DSP微处理器（3-3）相应的连接端电连接，二极管d1的阴极与电源电连接，二极管d2的阳极接地。
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