基于多环调压控制的混合励磁航空变频交流发电系统

杨善水 张卓然 杨春源 王 莉 周 波

（南京航空航天大学自动化学院 南京 210016）

1 引言

与传统的恒速恒频交流电源相比，航空变频交流发电系统具有体积小、重量轻、可靠性高、效率高等优点，成为飞机电源系统的发展方向[1]，被空客380和波音787等飞机采用。变频交流发电系统中发动机转速的变化将直接引起发电机输出电压频率的变化，并导致交流同步发电机输出特性发生变化。发电机输出电压表达式为

式中U——发电机端电压；

E0——发电机的电动势；

Id——发电机电流直轴分量；

Iq——发电机电流交轴分量；

I——发电机电枢电流；

xd——直轴电枢反应电抗；

xq——交轴电枢反应电抗；

ra——发电机电枢电阻。

可见，发电机的压降主要包括两部分：一部分为电枢反应压降，另一部分为电枢电阻压降。对于电枢电阻的压降部分，只受输出电流大小的影响，不受输出电压频率的影响。电枢反应压降部分，不但受输出电流大小的影响，还受输出电压频率的影响。交直轴同步电抗值与输出电压频率成正比，输出电压频率越高，由电枢反应产生的压降值越大，从而导致发电机输出特性随发电机转速的变化而变化。因此要求变频交流发电系统的电压调节器（简称调压器）有良好的稳态和动态调压性能，快速调压响应能力。

本文提出，将调节点电压、频率、负载电流、励磁电流多环调节技术应用到飞机变频交流发电机的调压器中，并在新型混合励磁交流发电系统上进行了验证。

2 发电机调压控制方法

在发电系统中调压方法有很多，目前常用的单闭环反馈结构的数字调压算法主要有：电压偏差的比例控制、PID控制、模糊控制控制、自适应控制、非线性励磁控制、自适应控制等。……