专利名称：复合励磁同步发电机电压控制器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种同步发电机控制器，特别是复合励磁同步发电机控制器。还涉及用这种控制器控制交/直流电压的方法。
背景技术：
目前，复合励磁同步发电机的电压控制器仅含有励磁调节电路，通过向电励磁电路输入小励磁电流的办法来调节由永磁体产生的主磁场强度，从而达到稳定发电机输出电压的目的。但是，此发电机所带的功率负载和电子负载大部分需要直流电，且要求直流电压精度较高，这种只对励磁电流进行微调，仅输出交流电的方法很难满足提供直流电且电压精度较高的要求，并且负载变化时将引起发电机输出电压的波动，影响负载的正常工作。
发明内容
为了克服现有技术只能输出交流电的不足，本发明提供一种复合励磁同步发电机电压控制器，这种控制器不仅能够稳定发电机发出的交流电，而且能为直流负载提供高性能的直流电。
本发明还提供用这种控制器控制交/直流电压的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种复合励磁同步发电机电压控制器，包括励磁调节电路(1)、主控芯片、AD转换模块和放大驱动电路，其特征在于还包括27V直流稳压电路(2)，±13V直流稳压电路(3)，励磁调节电路(1)电连接在发电机(100)定子绕组A1端，27V直流稳压电路(2)与励磁调节电路(1)电连接；±13V直流稳压电路(3)电连接在发电机(100)定子绕组A2端，励磁调节电路(1)、27V直流稳压电路(2)和±13V直流稳压电路(3)的模拟信号均通过AD转换模块与主控芯片电连接，主控芯片控制励磁调节电路(1)、27V直流稳压电路(2)、±13V直流稳压电路(3)和励磁调节回路均通过放大驱动电路电连接。
一种前述电压控制器的控制方法，包括下述步骤1)首先对发电机(100)发出的交流电进行整流和滤波，通过AD转换模块将采集值送入主控芯片进行处理，计算出将所需要控制参数，并通过放大驱动电路控制励磁调节回路的工作，从而调节发电机(100)的辅助发电部分，使得输出的36V交流电压稳定；2)第二步，在发电机励磁电流调节过程中，AD转换器采集27V直流稳压电路2输出的电压，经时间估算，在步骤1)中计算励磁电流调节控制参数时间内，可以保证27V直流稳压电路2输出的采集结束，当励磁电流调节过程结束后，则进入27V直流稳压控制过程，先读取27V直流稳压电路2输出采集值，同时开启下一步中稳压电路输出采集，为下个控制过程中的参数计算做准备；再进行定点PID计算，对PID进行溢出判断30，先做上溢判断，判断占空比是否大于或者等于255，如果上溢出，则取占空比＝255，如果不下溢出，则进入下溢出判断，判断占空比是否小于或者等于-255，如果下溢出，则取占空比＝0，如果仍然不溢出，则取原控制参数被为占空比，最后，将这个数送入占空比送入PWM口，就可以改变斩波电路的控制参数，输出稳定的27V直流电压；3)控制±13V直流稳压，稳压过程同步骤2)。
本发明的有益效果是由于在控制器中加装直流稳压部分，并在同一主控芯片的分时控制下，使得此电压控制器具有交流和直流两级同时调压的功能，因此，发电机在此控制器的配套工作下，不仅能够输出稳定的36V交流电，而且可以输出+27V和±13V稳定的直流电，在用电负载和发电机转速发生较大范围变化的条件下电压稳定，可使负载始终工作在额定状态。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明框2是本发明控制器工作流程3是27V直流输出电压调节工作流程中，1-励磁调节电路；2-27V直流稳压电路；3-±13V直流稳压电路；100-复合励磁同步发电机；30-溢出判断具体实施方式
参见图1～3，该电压控制器包括三个主要电路励磁调节电路1，27V直流稳压电路2，±13V直流稳压电路3，所述的发电机100具有两套定子绕组，因此可发出两套对称的三相交流电，励磁控制电路1串接在其中一套绕组后，27V直流稳压电路2则串接在励磁控制电路1后，±13V直流稳压电路3直接串接在另一套绕组后，该系统的三个电路，共用一套主控芯片及其外围电路，以及放大驱动电路。
以下详细说明本发明的交流和直流同时稳压的方法和控制器的工作流程。在原动机的带动下，复合励磁同步发电机本体100将发出两组对称三相交流电A1、A2，两组交流电均进入电压控制器。
第一步，对于A1路，先对其经过三相整流桥和滤波电路的处理，并且在电流检测电路和过流保护电路的监控下，可以得到直流电DC，AD转换模块通过对DC的采集，并将其采集值送入主控芯片进行处理，计算出将所需要控制参数，并通过放大驱动电路控制励磁调节回路的工作，从而调节复合励磁发电机的辅助发电部分，最终达到稳压输出36V交流电压的目的，这个过程组成了本控制器中的励磁调节电路1的工作流程。
第二步，在发电机励磁电流调节过程中，AD转换器采集27V直流稳压电路2输出的电压，经时间估算，在第一步中计算励磁电流调节控制参数时间内，可以保证27V直流稳压电路2输出的采集结束，当励磁电流调节过程结束后，则进入27V直流稳压控制过程，先读取27V直流稳压电路2输出采集值，然后开启下一步中稳压电路输出采集，为下个控制过程中的参数计算做准备，再进行定点PID计算，本实施例中采用了16位单片机80C196KC作为主控芯片，因此，采用16位定点PID计算方法计算出PID控制参数，也就是对27V直流稳压部分2中的斩波电路进行控制的占空比参数，对于这个PID控制参数必须进行溢出判断30，先做上溢判断，判断占空比是否大于或者等于255，如果上溢出，则取占空比＝255，如果不上溢出，则进入下溢出判断，判断占空比是否小于或者等于-255，如果下溢出，则取占空比＝0，如果仍然不溢出，则取原控制参数作为占空比，最后，将这个占空比送入PWM口，就可以改变斩波电路的控制参数，这个过程组成了本控制器中的27V稳压电路2的工作流程。
第三步，对于A2绕组，先经过和A1相同的整流滤波处理后，得到直流电，再通过和第二步相同工作流程，即+13V直流稳压控制和-13V直流稳压控制，可以得到+13V和-13V两组直流电，在这个过程组成了本控制器中的±13V稳压电路3的工作流程。
第四步，程序返回到第一步，重新执行第一，二，三步。
如上所述，控制器的三个电路励磁调节电路1，27V直流稳压电路2，±13V直流稳压电路3在各自控制程序发电机励磁电流调节，27V直流稳压控制，+13V直流稳压控制，-13V直流稳压控制的循环作用下，实现了交流36V，和直流27V以及直流±13V的稳定输出。
权利要求
1.一种复合励磁同步发电机电压控制器，包括励磁调节电路(1)、主控芯片、AD转换模块和放大驱动电路，其特征在于还包括27V直流稳压电路(2)，±13V直流稳压电路(3)，励磁调节电路(1)电连接在发电机(100)定子绕组A1端，27V直流稳压电路(2)与励磁调节电路(1)电连接；±13V直流稳压电路(3)电连接在发电机(100)定子绕组A2端，励磁调节电路(1)、27V直流稳压电路(2)和±13V直流稳压电路(3)的模拟信号均通过AD转换模块与主控芯片电连接，主控芯片控制励磁调节电路(1)、27V直流稳压电路(2)、±13V直流稳压电路(3)和励磁调节回路均通过放大驱动电路电连接。
2.一种权利要求1所述电压控制器的控制方法，包括下述步骤1)首先对发电机(100)发出的交流电进行整流和滤波，通过AD转换模块将采集值送入主控芯片进行处理，计算出将所需要控制参数，并通过放大驱动电路控制励磁调节回路的工作，从而调节发电机(100)的辅助发电部分，使得输出的36V交流电压稳定；2)第二步，在发电机励磁电流调节过程中，AD转换器采集27V直流稳压电路(2)输出的电压，经时间估算，在步骤1)中计算励磁电流调节控制参数时间内，可以保证27V直流稳压电路(2)输出的采集结束，当励磁电流调节过程结束后，则进入27V直流稳压控制过程，先读取27V直流稳压电路(2)输出采集值，同时开启下一步中稳压电路输出采集，为下个控制过程中的参数计算做准备；再进行定点PID计算，对PID进行溢出判断(30)，先做上溢判断，判断占空比是否大于或者等于255，如果上溢出，则取占空比＝255，如果不下溢出，则进入下溢出判断，判断占空比是否小于或者等于-255，如果下溢出，则取占空比＝0，如果仍然不溢出，则取原控制参数被为占空比，最后，将这个数送入占空比送入PWM口，就可以改变斩波电路的控制参数，输出稳定的27V直流电压；3)控制±13V直流稳压，稳压过程同步骤2)。
全文摘要
本发明公开了一种复合励磁同步发电机电压控制器，其目的是稳定发电机发出的交流电，而且能为直流负载提供高性能的直流电。其控制器包括27V直流稳压电路(2)，±13V直流稳压电路(3)，励磁调节电路(1)。其中，励磁调节电路(1)电连接在发电机(100)定子绕组A1端，27V直流稳压电路(2)与励磁调节电路(1)电连接；±13V直流稳压电路(3)电连接在发电机(100)定子绕组A2端。本发明还提供用这种控制器控制交/直流电压的方法，通过发电机励磁电流调节，并同时进行定点PID计算、溢出判断、得出对应的占空比从而改变斩波电路的控制参数，达到稳定输出27V、±13V直流电压和交流36V电压的目的。
文档编号H02P9/14GK1728541SQ20051004289
公开日2006年2月1日 申请日期2005年7月6日 优先权日2005年7月6日
发明者刘景林, 刘卫国, 邱华, 马瑞卿, 韩英桃 申请人:西北工业大学