CN109391193A - 一种航空发电机用电流补偿变积分的调压方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种航空发电机用电流补偿变积分的调压方法。所述航空发电机用电流补偿变积分的调压方法包括：步骤1：获取发电机电压有效值以及发电机负载电流有效值；步骤2：获取转速信号的值，根据转速信号的值，确定PWM输出频率；步骤3：判断电流信号变化率是否大于第一阈值，若是，则根据负载电流变化率改变PID算法中积分项的大小，计算PWM波的占空比；步骤4：根据所述步骤2中的PWM输出频率以及所述步骤3中的PWM波的占空比，输出PWM，从而为所述航空发电机发出压力信号。本申请的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法有效满足款变频发电机不同负载工况下，稳态、瞬态动态响应要求。

Description

一种航空发电机用电流补偿变积分的调压方法
技术领域
本申请属于航空电气设计技术领域，特别涉及一种航空发电机用电流补偿变积分的调压方法。
背景技术
随着未来飞机向多电和全电化方向快速发展，变频交流及高压直流成为主流。航空电力领域的功率需求迅猛增加，同时多种功能用电负载在不同或相同时间互相耦合工作，使得用电负载的复杂程度大大增加，大功率的非线性负载如制动能量回馈类负载、瞬时启动冲击型、较高频率脉冲型负载将对电力系统的稳定性造成很大的影响。
未来先进航空电源系统将更多地采用大功率、宽变转速发电机。大功率变频交流发电机转速范围宽，发电机参数变化范围大，高转速时发电机阻抗大，给发电机控制器特别是调压器的设计工作带来了诸多困难。针对目前航空领域发电系统中大量使用的传统模拟调压方式，因其控制策略单一，参数调整及调试困难，已难以同时满足系统在全转速及任意负载条件下的要求，尤其是在突加负载时电压急剧跌落及突卸负载导致的电压急剧升高给用电设备带来的危害。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，以解决现有技术的中的至少一个上述缺陷。
本申请的技术方案是：
本申请提供一种航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，所述航空发电机用电流补偿变积分的调压方法包括：
步骤1：获取发电机电压有效值以及发电机负载电流有效值；
步骤2：获取转速信号的值，根据转速信号的值，确定PWM输出频率；
步骤3：判断电流信号变化率是否大于第一阈值，若是，则根据负载电流变化率改变PID算法中积分项的大小，计算PWM波的占空比；
步骤4：根据所述步骤2中的PWM输出频率以及所述步骤3中的PWM 波的占空比，输出PWM，从而为所述航空发电机发出压力信号。
可选地，所述步骤1具体为：
步骤11：进行发电机输出电压有效值的AD采样以及发电机负载电流有效值的AD采样；
步骤12：对采样校准后的发电机输出电压有效值以及发电机负载电流有效值进行滑动滤波；
步骤13：计算当前发电机输出电压有效值、发电机负载电流有效值。
可选地，所述步骤13采用如下公式进行计算发电机输出电压有效值：
其中Vsample为三相电压有效值采样校准值，Dv电压实际值与采样值转换比。
可选地，所述步骤13采用如下公式进行计算发电机负载电流有效值：
其中Isample为三相电流源有效值采样校准值，Di为电流实际值与采样值转换比。
可选地，采用如下公式确定PWM输出频率：
f＝Df×Vm,其中Df为频率变比，Vm为电机转速值。
可选地，根据如下公式计算PWM波的占空比：
D(k)＝UOut(k)*PPeriod；PPeriod为周期值；UOut(k)为PID输出结果。
可选地，所述UOut(k)采用如下公式获取：
其中，
UOutMax为PID输出最大值；UOutMin为PID输出最小值；UPreSat(k)为当前PID 计算值。
可选地，所述UPresat(k)采用如下公式获取：
UPreSat(k)＝Up(k)+Ui(k)+Ud(k)；
Up(k)为比例环节；Ui(k)为积分环节；Ud(k)为微分环节。
可选地，所述Up(k)采用如下公式获取：
Up(k)＝Kpe(k)；
Kp为比例系数；e(k)为误差值；
所述Ui(k)采用如下公式获取：
(ΔI＞ΔImax&&连续次数大于N)；其中，
ki为积分系数；ΔI为连续两次采样电流差；km为电流积分补偿系数；kc为积分去饱和系数；USaterr为积分过饱和值；
所述Ud(k)采用如下公式获取：
Ud(k)＝Kd(Up(k)-Up(k-1))；其中，
Kd为微分系数。
可选地，所述Kd采用如下公式获取：
所述ki采用如下公式获取：
其中，
T为PID采样计算周期；Ti为积分时间。
本申请的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法通过获取发电机转速、发电机端电压、负载电流信息，采用数字式电流补偿变积分的PID 控制策略进行变频发电机电压控制调节，有效满足款变频发电机不同负载工况下，稳态、瞬态动态响应要求，提高变频交流发电系统的可靠性与稳定性，对未来多电飞机供电系统性能提升具有重要意义。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
图1是根据本发明第一实施例的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法的流程示意图。
如图1所示的所述航空发电机用电流补偿变积分的调压方法包括：
步骤1：获取发电机电压有效值以及发电机负载电流有效值；
步骤2：获取转速信号的值，根据转速信号的值，确定PWM输出频率；
步骤3：判断电流信号变化率是否大于第一阈值，若是，则根据负载电流变化率改变PID算法中积分项的大小，计算PWM波的占空比；
步骤4：根据所述步骤2中的PWM输出频率以及所述步骤3中的PWM 波的占空比，输出PWM，从而为所述航空发电机发出压力信号。
可选地，所述步骤1具体为：
步骤11：进行发电机输出电压有效值的AD采样以及发电机负载电流有效值的AD采样；
步骤12：对采样校准后的发电机输出电压有效值以及发电机负载电流有效值进行滑动滤波；
步骤13：计算当前发电机输出电压有效值、发电机负载电流有效值。
可选地，所述步骤13采用如下公式进行计算发电机输出电压有效值：
其中Vsample为三相电压有效值采样校准值，Dv电压实际值与采样值转换比。
可选地，所述步骤13采用如下公式进行计算发电机负载电流有效值：
其中Isample为三相电流源有效值采样校准值，Di为电流实际值与采样值转换比。
可选地，采用如下公式确定PWM输出频率：
f＝Df×Vm,其中Df为频率变比，Vm为电机转速值。
可选地，根据如下公式计算PWM波的占空比：
D(k)＝UOut(k)*PPeriod；PPeriod为周期值；UOut(k)为PID输出结果。
可选地，所述UOut(k)采用如下公式获取：
其中，
UOutMax为PID输出最大值；UOutMin为PID输出最小值；UPreSat(k)为当前 PID计算值。
可选地，所述UPr eSat(k)采用如下公式获取：
UPr eSat(k)＝Up(k)+Ui(k)+Ud(k)；
Up(k)为比例环节；Ui(k)为积分环节；Ud(k)为微分环节。
可选地，所述Up(k)采用如下公式获取：
Up(k)＝Kpe(k)；
Kp为比例系数；e(k)为误差值；
所述Ui(k)采用如下公式获取：
(ΔI＞ΔImax&&连续次数大于N)；其中，
ki为积分系数；ΔI为连续两次采样电流差；km为电流积分补偿系数； kc为积分去饱和系数；USaterr为积分过饱和值；
所述Ud(k)采用如下公式获取：
Ud(k)＝Kd(Up(k)-Up(k-1))；其中，
Kd为微分系数。
可选地，所述Kd采用如下公式获取：
所述ki采用如下公式获取：
其中，
T为PID采样计算周期；Ti为积分时间。
本申请的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法通过获取发电机转速、发电机端电压、负载电流信息，采用数字式电流补偿变积分的PID 控制策略进行变频发电机电压控制调节，有效满足款变频发电机不同负载工况下，稳态、瞬态动态响应要求，提高变频交流发电系统的可靠性与稳定性，对未来多电飞机供电系统性能提升具有重要意义。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，所述航空发电机用电流补偿变积分的调压方法包括：
步骤1：获取发电机电压有效值以及发电机负载电流有效值；
步骤2：获取转速信号的值，根据转速信号的值，确定PWM输出频率；
步骤3：判断电流信号变化率是否大于第一阈值，若是，则根据负载电流变化率改变PID算法中积分项的大小，计算PWM波的占空比；
步骤4：根据所述步骤2中的PWM输出频率以及所述步骤3中的PWM波的占空比，输出PWM，从而为所述航空发电机发出压力信号。
2.如权利要求1所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
步骤11：进行发电机输出电压有效值的AD采样以及发电机负载电流有效值的AD采样；
步骤12：对采样校准后的发电机输出电压有效值以及发电机负载电流有效值进行滑动滤波；
步骤13：计算当前发电机输出电压有效值、发电机负载电流有效值。
3.如权利要求2所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，所述步骤13采用如下公式进行计算发电机输出电压有效值：
其中Vsample为三相电压有效值采样校准值，Dv电压实际值与采样值转换比。
4.如权利要求2所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，所述步骤13采用如下公式进行计算发电机负载电流有效值：
其中Isample为三相电流源有效值采样校准值，Di为电流实际值与采样值转换比。
5.如权利要求1所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，采用如下公式确定PWM输出频率：
f＝Df×Vm,其中Df为频率变比，Vm为电机转速值。
6.如权利要求1所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，根据如下公式计算PWM波的占空比：
D(k)＝UOut(k)*PPeriod；PPeriod为周期值；UOut(k)为PID输出结果。
7.如权利要求6所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，所述UOut(k)采用如下公式获取：
其中，
UOutMax为PID输出最大值；UOutMin为PID输出最小值；UPreSat(k)为当前PID计算值。
8.如权利要求7所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，所述UPreSat(k)采用如下公式获取：
UPreSat(k)＝Up(k)+Ui(k)+Ud(k)；
Up(k)为比例环节；Ui(k)为积分环节；Ud(k)为微分环节。
9.如权利要求8所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，所述Up(k)采用如下公式获取：
Up(k)＝Kpe(k)；
Kp为比例系数；e(k)为误差值；
所述Ui(k)采用如下公式获取：
其中，
ki为积分系数；ΔI为连续两次采样电流差；km为电流积分补偿系数；kc为积分去饱和系数；USaterr为积分过饱和值；
所述Ud(k)采用如下公式获取：
Ud(k)＝Kd(Up(k)-Up(k-1))；其中，
Kd为微分系数。
10.如权利要求9所述的航空发电机用电流补偿变积分的调压方法，其特征在于，所述Kd采用如下公式获取：
所述ki采用如下公式获取：
其中，
T为PID采样计算周期；Ti为积分时间。
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