[发明专利]异步发电机行车发电系统转差频率控制方法、设备及系统

说明书

本发明公开了一种异步发电机行车发电系统转差频率控制方法、设备及系统，属于电力电子技术领域。包括：获取异步发电机行车发电系统的参数，并根据发电系统的参数计算发电机输入转矩，通过限制当前发电机定子励磁电流的旋转速度进而限制发电机输入扭矩，消除发电机过载造成拖动发电机皮带打滑现象。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种异步发电机行车发电系统转差频率控制方法、设备及系统。

背景技术

车载取力发电电源的出现与发展已有较长时间，其大多数用在军事作战车辆中，为雷达、计算机以及通讯等设备提供充足的电能。随着电力电子技术的不断进步和汽车产业及装配技术的高速发展，一些民用的大型车辆比如抢险救灾车、临时通讯辅助车甚至是房车等一些装载较多电气设备的车型，都装配上了车载取力发电电源系统。

目前，取力发电系统在车辆行驶过程中，是通过皮带或者轴带带动发电机，发电机控制器控制发电机运行输出直流或交流电，大多数场合输出220V/50Hz交流电，为用电设备提供稳定可靠的电能。而在《异步电机变速恒频车载取力发电系统研究》中提到，发电机一般采用笼形异步发电机，其控制技术目前比较成熟。

如图1所示，汽车发动机通过皮带带动笼形异步发电机转动，利用可控开关功率器件构成的电力电子变换器可以产生连续可调的励磁无功功率，笼型异步机发电系统与逆变器系统级联从而构成基于背靠背变换器的笼型异步电机变速恒频发电系统。该发电系统应用于独立电源时，由于它采用的是全功率变换器，且发电机与负载不直接相连，相比于其他变速恒频发电系统，其更适用于工作环境较为恶劣的车载电源系统。如图2所示，该发电系统发电机控制采用转差频率单电压环，进而通过控制发电机定子励磁电流的旋转速度来发电的技术方案比较容易实现，动态响应也较好，但是该方案不能对发电机电流进行直接控制，因此不能有效限制输出扭矩，形成皮带打滑，发电机过载等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异步发电机行车发电系统转差频率控制方法、设备及系统，以消除发电机过载拖动发电机皮带造成发电机皮带打滑现象。

为实现以上目的，本发明采用一种异步发电机行车发电系统转差频率控制方法，包括如下步骤：

获取异步发电机行车发电系统的参数，该参数包括发电机转速f_r和发电机控制器直流电容C上电压u_dc、发电机三相电流以及发电机控制器控制输出占空比；

根据发电机三相电流和发电机控制器控制输出占空比，计算发电机输出转矩；

利用事先给定电压u_dcr减去u_dc，并经过PI控制器输出滑差频率f_slip；

利用所述发电机输出转矩来调整滑差频率f_slip限幅，得到限幅后的滑差频率为f'_slip；

利用发电机转速f_r减去限幅后的滑差频率f'_slip所合成的矢量，得到发电机定子励磁电流频率f_s。

进一步地，所述根据发电机三相电流和发电机控制器控制输出占空比，计算发电机输出转矩，包括：

根据所述发电机三相电流和发电机控制器控制输出占空比，估算出发电机定子电压u_α、u_β；

将发电机三相电流经过Park变换得到电流i_α、i_β；

计算发电机定子励磁电流旋转角频率ω_e，并利用电动机磁链观测器电压模型计算电动机磁链其中，电动机磁链观测器电压模型为：