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交流发电机调压系统的建模及其仿真分析

    发布时间:2018-03-16 02:58

  励磁机转子上装有整流器(旋转整流器),发电机运转时,励磁机电枢产生的交流电经旋转整流器直接整流给主发电机励磁绕组供电;而副励磁机专门为器和控制保护电路供电。这种发电机避免了电刷滑环,具有可靠性高,无需经常维护等优点。无刷交流发电机电压调节器通过控制励磁机的励磁电流间接的调节主发电机的励磁电流,达到调节输出电压的目的[1,2]。其原理如图1所示。

  研究交流发电机的稳定性就是利用自动控制理论受到干扰后的动态品质和稳定性,以及构成系统环节及其参数对系统性能、品质的影响程度,从而能指导系统的设计和改进。本文基于物理建模的方法建立了发电机调压系统的数学模型,然后分别利用频域法和时域法分析了系统的动态品质及其稳定性。

  对于恒速恒频电源系统,在忽略发电机阻尼绕组作用以及电枢绕组变压器电势情况下,电磁式同步发电机可以等效成一阶惯性环节[1-3],即同步发电机的线性化传递函数可以写成

  根据发电机调压系统的结构原理,建立了平均电压检测的Matlab仿线 发电机调压系统仿真

  从图4的系统开环幅频特性曲线可以看出:不加任何校正环节的发电机调压系统,满载情况下系统稳定相角裕度小,低频增益低。为使系统有更高的低频开环增益和更大的相角裕度,可在系统中增设串联校正环节来改善系统的性能[4]。传统的PID串联校正可以满足系统性能的要求,但是该系统的高频衰减特性差,容易受到高频信号的干扰,在扰动突变时就显示出微分的缺陷。在PID算法中加入一个低通滤波器

  ;负载:20%额定载突加到200%额定载,再突减到20%额定载。采用上述带低通滤波器的PID串联校正环节。从图6所示的主发电机输出可以看出,此发电机调压系统具有良好的动态性能和稳态精度,励磁电流脉动小,输出电压平稳无脉动。在负载突变的情况下,主发电机输出电压在30ms内回复正常值,符合规范要求。

  通过分析发电机调压系统的幅频特性,采取一种带有低通滤波器的PID控制策略,从而增大了系统的开环增益和相角裕度,提高了系统的截止频率,加快系统的响应速度。

  [2] 蒋志扬,李颂伦. 飞机供电系统.国防工业出版社. 1990年4月[3] 谢少军. 飞机交直交变速恒频电源系统的数字仿真. 南京航空航天大学博士研究生学位论文. 1995年10月

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