[发明专利]一种用于三级式无刷同步电机变频交流发电系统的同步采样方法

说明书

本发明实施例公开一种用于三级式无刷同步电机变频交流发电系统的同步采样方法，涉及宽变频交流数字采样技术领域，能够提升电压有效值采集的准确性和及时性。本发明包括：利用FPGA得到永磁发电机输出的电压频率来间接推算得到主电机输出电压频率；通过FPGA控制AD7656对主电机输出电压、电流信号进行采集；根据主电机输出的电压信号频率和采样点数，确定DSP的采样频率；按照采样频率从FPGA中读取数据,若不是初次采样，则将当前采集到的数据的瞬时值存放在队列尾部，再根据队列中的所有数据获得有效值；利用有效值输出的PWM信号。本发明适用于提高飞机变频交流发电系统数字采样和有效值计算的准确性和快速性，从而提高调压精度和动态性能。

技术领域

本发明涉及三级式无刷同步电机变频交流数字采样技术领域，尤其涉及一种用于三级式无刷同步电机变频交流发电系统的同步采样方法。

背景技术

变频交流发电系统以其结构简单、安全可靠、功率密度高、易实现起动发电等优点，被广泛应用在目前最先进的多电大客机如A380、A350和B787中，目前我国成功首飞的大客机C919也采用了变频交流发电系统这一架构。应用在飞机的变频交流电源系统的电压频率一般在360～800Hz之间，输出电压目前有 115/200V和230/400V两种，为了维持飞机供电系统的电压稳定，要求输出电压要在全转速范围内具有良好的调压精度。

飞机变频交流电源系统省去了恒速传动装置，简化了系统结构，但同时也对GCU(Generator Control Unit,发电机控制器)提出了更高的设计要求。发电机控制器最主要的功能是维持电压的稳定，电压反馈值的精确性和实时性直接影响着电压调节的性能。

但是，传统的定频定采样点数的方法很难满足在宽变频对正周期信号的准确采集，准确性和实时性难以保证。因此变频交流发电系统应用在飞机上，仍然存在诸多技术问题需要解决，例如在全转速范围内保持调压精度相比于仅利用DSP进行异步采样的方法，会由于采样点数误差导致周期误差的产生，并且难以快速检测到信号频率的变化，这就影响了信号采集的准确度和及时性。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于三级式无刷同步电机变频交流发电系统的同步采样方法，能够提升电压有效值采集的准确性和及时性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

利用FPGA测得PMG输出的三相交流电压信号频率，从而得到和PMG同轴旋转的主电机输出的电压频率；

在对所述电压频率进行滤波后，对所述发电机输出的三相电压进行同步采集；根据主发电机输出的电压信号频率和采样点数，确定数字信号处理器(DSP) 的采样频率；按照所述采样频率从现场可编程逻辑门阵列(FPGA)中读取数据存放在队列中，并判断是否为初次采样，若不是初次采样，则将当前采集到的数据的瞬时值存放在队列尾部，再根据队列中的所有数据获得有效值；将所述有效值输入调压模块，利用所述调压模块输出的脉冲宽度调制(PWM)信号，驱动功率电路执行调压功能。

首先通过过零点比较电路将永磁发电机(PMG)发出的正弦电压信号转换成同频率的方波，然后送入FPGA中得到永磁发电机的转速信号，从而间接得到主电机发出电能的频率信息，在通过FPGA控制AD7656芯片对主电机发出的三相电压、电流等交流信号进行高速采集，在FPGA中对数字信号进行中值滤波后，送入DSP中计算有效值，在计算有效值时，采用顺时值周期积分法，即固定采样点数不变，改变采样频率，把采集数据设计成队列形式，当一个点过来时，舍弃最前面的点，从而实现采集到一个点即计算出电压的有效值，来进行数字调压。

相对于异步采样的方法，本实施例提供一种同步采样的方案，具体提出一种飞机宽变频交流同步采样和有效值算法，通过FPGA可以实时快速的跟踪频率变化，并能够实现交流信号的高速采集和滤波，实现了瞬时值计算有效值，极大地提升了系统的运行效率，提升了电压有效值计算的准确性和及时性，从而使飞机变频交流发电系统在全转速范围内都能保证良好的调压精度，并提高了数字调压系统的动态性能。