本发明航空三级式变频交流发电机励磁输入电压动态调节方法属于数字电压调节技术领域。
背景技术：
对于飞机系统来说，电源系统肩负着整个飞机的供电功能。而飞机电源系统的调压方式有模拟调压和数字调压两种方式。模拟调压器存在模拟电路固有的缺点，如调整参数困难，不易获得对各种状态均使用的电路参数等。近年来数字控制技术得以迅速发展，飞机发电机实现数字化控制是必然趋势。
所谓数字调压器，其原理是将发电机的输出电压经过检测调理电路后，由a/d转换模块对其进行采样变换，成为数字量信号。根据该数字量，采用合适的控制算法产生pwm波，再经过功率放大后控制励磁回路中功率管的开关状态。其中永磁机三相输出电压整流滤波后作为励磁源。控制算法跟踪输出电压的变化，改变pwm的占空比，从而调节励磁电流的大小，达到稳定输出电压的目的。具体如图1所示。可见在数字调压器中励磁源，即永磁机三相输出电压经整流滤波后的电压非常重要。
在宽变频交流三级电机中，发电机转速变化范围较大。随着电机转速的升高，永磁机电压升高，励磁的放大作用也会增强，从而使主发电机功率变大。由于在电机设计时需保证在低转速范围内满足对二倍额定负载的短时间带载能力，所以在宽变频交流三级电机的设计中，会普遍将永磁机电压设计偏高。因此在电机高转速运行时，永磁机电压会出现过高的情况，数字调压器的控制算法产生占空比过小的pwm波，即控制励磁开关的功率管驱动信号的占空比过小(一般会小于3％)，会导致功率管发热严重，损耗过大，故障率变高，效率变低，寿命变短，甚至出现不能在一个周期内完成有效的开关动作。而目前绝大多数航空变频交流发电系统并未对永磁机整流后电压(即励磁输入电压)采取任何调节控制策略，如图2所示的三相不可控整流电路结构。所以，现有技术中存在无法动态调节励磁输入电压的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的：在基于航空三级式变频交流发电机的数字调压技术中通过动态调节励磁输入电压一方面提高功率管的使用率，另一方面缓解数字调压卸载瞬态电压过冲的现象。
本发明的技术方案：航空三级式变频交流发电机励磁输入电压动态调节方法，其特征在于，所述方法采取以下步骤：
1)永磁机的输出电压经a/d转换芯片采样变换，成为数字量；
2)dsp根据步骤1中获得的数字量利用控制算法产生pwm波，该pwm波驱动永磁机整流回路中功率管的开关状态；
3)控制算法跟踪永磁机三相输出经整流后的电压的变化，改变pwm波的占空比，pwm波控制功率管的导通时间与关断时间，从而达到调节励磁输入电压的目的；
在励磁输入电压动态调节过程中，电压参考值根据不同转速按照以下公式计算：
udc_ref＝α-β*r4+δ*r3-σ*r2，
其中udc_ref为电压参考值，α、β、δ、σ为待整定参数，r为转速，从而实现航空三级式变频交流发电机在全转速下对励磁输入电压的动态调节。
本发明的优点：本发明实施例提供一种适用于航空三级式变频交流发电机励磁输入电压动态调节技术。
1)在航空三级式变频交流发电机中，可以根据当前转速动态调节励磁输入电压。在高转速下，采用本发明技术方法降低励磁输入电压，从而抑制因转速升高导致的励磁输入电压过高，使得控制励磁开关的功率管驱动信号占空比不会过低，对功率管的开关特性要求也会降低，从而有效地解决了高转速下功率管频繁开关、发热量严重、故障率偏高、寿命变短的问题。
2)在航空三级式变频交流发电机的数字调压技术中，永磁机三相输出电压经整流滤波后作为励磁源，动态调节励磁输入电压，在一定程度上可以有效的缓解电机全转速运行时卸载瞬态电压过冲的现象。
附图说明
图1是现有技术中的数字调压器的控制原理图
图2是现有技术中的永磁机输出三相不可控整流电路的结构图
图3是本发明中的三相pwm可控整流电路的结构图
图4是本发明中的动态调节励磁输入电压的原理图
图5是现有技术中的控制系统原理框图
具体实施方式
航空三级式变频交流发电机励磁输入电压动态调节方法，其特征在于，所述方法采取以下步骤：
1)永磁机的输出电压经a/d转换芯片采样变换，成为数字量；
2)dsp根据步骤1中获得的数字量利用控制算法产生pwm波，该pwm波驱动永磁机整流回路中功率管的开关状态；
3)控制算法跟踪永磁机三相输出经整流后的电压的变化，改变pwm波的占空比，pwm波控制功率管的导通时间与关断时间，从而达到调节励磁输入电压的目的；
在励磁输入电压动态调节过程中，电压参考值根据不同转速按照以下公式计算：
udc_ref＝α-β*r4+δ*r3-σ*r2，
其中udc_ref为电压参考值，α、β、δ、σ为待整定参数，r为转速，从而实现航空三级式变频交流发电机在全转速下对励磁输入电压的动态调节。
下面结合附图对本发明进行进一步详细的说明。
现有技术采用的是如图2所示的三相不可控整流电路，从图2可知，永磁机输出三相电压经无控制功能的整流二极管组成的整流电路直接作为系统的励磁源，当高转速运行时，励磁电压可能过高，数字调压器的控制算法产生的pwm占空比就会变得很小，以致造成功率管发热严重、损耗大的危害。
为了解决这一问题，本发明采用了三相pwm可控整流电路，可动态调节励磁输入电压，如图4所示，永磁机的输出电压经a/d转换芯片将模拟量转换为数字量。dsp根据该数字量利用合适的控制算法产生pwm波，驱动永磁机整流回路中功率管的开关状态。控制算法跟踪永磁机三相输出经整流后电压udc的变化，改变pwm的占空比，根据不同的占空比大小，控制功率管的导通时间与关断时间，从而达到调节励磁输入电压的目的。
图5所示为控制系统原理框图。udc_ref为参考电压，udc为待调节电压，即励磁输入电压。在宽变频交流三级电机中，发电机转速变化范围较大。要实现在不同的转速下，系统可实时调节励磁输入电压。为此本发明针对图5所示控制系统中的参考电压udc_ref给出了如式(1)的处理方法。
udc_ref＝α-β*r4+δ*r3-σ*r2(1)
其中，r为电机转速的0.001倍,α、β、δ、σ为待整定系数。
根据不同转速范围内励磁输入电压的不同需求，整定α、β、δ、σ四个系数，从而使得电机转速r与参考电压udc_ref之间存在非线性对应关系。从式(1)可知，当转速变化时，udc_ref随之变化，从而达到全转速下对航空三级式变频交流发电机励磁输入电压进行动态调节的目的。