[发明专利]汽车电压调节器

摘要

本发明公开了一种电压调节器，包括电路部分，其分别与晶体管和中央控制器相连接，所述中央控制器与保护电路相连，所述保护电路与所述晶体管连接，所述中央控制器还与激励电流控制器相连；所述电路部分包括电压设定部，设定参考电压设定值；所述中央控制器采用优化后的被控传递函数。

主权项

1.一种电压调节器，其特征在于：所述调节器包括电路部分，其分别与晶体管和中央控制器相连接，所述中央控制器与保护电路相连，所述保护电路与所述晶体管连接，所述中央控制器还与激励电流控制器相连；所述电路部分包括增幅电路、电压测量电路和电流测量电路，所述增幅电路的一个输入端口与发电机相连接，输入发电机的电压信号，所述增幅电路的输出端与热量校正电路输入端相连接，所述增幅电路的另一个输入端与电路部分中的电压设定部交互连接；所述热量校正电路与三角波振荡电路连接，所述热量校正电路的输出端与所述晶体管连接；所述电压测量电路的输入端与所述发电机连接，输入发电机的电压信号，所述电压测量电路的输出端分别与延迟电路和所述中央控制器的输入端相连接；所述延迟电路的输出端与故障检测电路的输入端相接；所述电流测量电路的输入端与发电机蓄电池总线相接，所述电流测量电路的输入端分别与所述中央控制器和所述故障检测电路的输入端相接；所述保护电路和所述故障检测电路均与故障指示灯连接；所述电压设定部根据发电机转子的转速V_m和负载消耗的功率P_L，确定参考电压设定值U_ref，公式如下：b=b1×Vm+b2a=a1(Vm/a2)Uref=(1/b)ln(PL/2)]]>其中，a₁、a₂、b₁、b₂为常量；所述中央控制器根据电压设定部所设定的参考电压设定值，控制激励电流控制器；激励电流控制器根据中央控制器的控制信号，控制发电机的激励电流，从而使发电机的输出电压保持不变；所述中央控制器的被控传递函数的确定过程为：发电机定子和转子电压d-q方程为：σLspisd+Rsisd=(1-σ)Lspimr+σLsωmrisq-usd---(1)]]>σLspidq+Rsisq=(1-σ)Lsωmrimr-σLsωmrisd-usq---(2)]]>Trpimr+imr=-isd---(3)]]>dρ/dt=ωmr=ω+ω2=Pωm-isq/(Trimr)---(4)]]>式中：p=d/dt 为微分算子；u_sd，u_sq分别为定子电压的d，q分量；i_sd，i_sq分别为定子电流的d，q分量；i_mr为转子磁化电流；ω为转子电角速度；ω_m为转子机械角速度；ω_mr为转子磁链角频率；ω₂为转差角频率；ρ为转子磁链矢量电角；σ为电机漏磁系数；R_s，R_r分别为定子与转子电阻；L_s，L_r分别为定子与转子电感；T_r=L_r/R_r为转子回路时间常数；P为电机极对数；采用以下定子相电势幅值计算式：es≅esq=(1-σ)Lsimrωmr≅(1-σ)Lsimrω---(8)]]>其中，e_sq为定子相电势q轴分量；Meωm≅idcudc---(9)]]>其中，i_dc为整流输出电流，u_dc为整流输出电压，M_e为发电机电磁转矩；由下式计算Me=3P(1-σ)Lsimrisq/2---(10)]]>利用关系式及式（8）-（10）得到isq≅2udcidc/(3esq)---(11)]]>由式（11）得到Δp=32esisq-udci‾dc---(19)]]>其中，为负载电流；与直流电压满足：12C[udc2(t)-udc2(0)]=∫0tΔp(t)dt---(20)]]>动态电压为Δu(t)=udc(t)-udc(0)---(21)]]>设udc(0)=udc*,||Δu||<<udc*]]>，可导出udc2(t)-udc*2≅2udc*Δu(t)---(22)]]>则由（20）和（22）得到udc*Δu(t)=1C∫0tΔp(t)dt---(23)]]>式（23）两边取Laplace变换，有Δu(s)Δp(s)=1udc*Cs---(24)]]>由于Δu(s)Δp(s)=1udc*Cs---(24)]]>，由（8）-（10）得到Δp=32es*Δisq*---(25)]]>把（25）代入（24）得到：Δu(s)/Δisq*(s)=ku0/s,ku0=3es*/(2udc*C)---(26)]]>设中央控制器的被控传递函数为：Guc(s)=kup+kui/s---(27)]]>其中，k_up和k_ui分别是中央控制器的比例系数和积分系数；电压环闭环特征多项式为S2+ku0kups+ku0kui---(28)]]>设ω_ub是电压环带宽，ζ是阻尼系数，则kup=2ζωub/ku0,kui=ωub2/ku0---(29).]]>