三级式同步电机的自抗扰起动控制

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1、第32卷第12期控制理论与应用Vol.32No.122015年12月ControlTheory&ApplicationsDec.2015DOI:10.7641/CTA.2015.50176三三三级级级式式式同同同步步步电电电机机机的的的自自自抗抗抗扰扰扰起起起动动动控控控制制制马鹏y,刘卫国,彭纪昌,毛帅,骆光照(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072)摘要:受环境的随机性以及气动效应的影响,航空发动机在起动的过程中会表现出不同的负载特性,采用现有的基于PID调节的起动控制策略,难以获得稳定

2、的起动加速性能.针对该问题,本文分析了三级式同步电机的起动控制数学模型,分别研究了转速环、电流环以及角度环的自抗扰控制器,用以处理电流及电磁转矩方程中的未知外扰和模型耦合项,并通过仿真及实验与现有的起动控制策略进行了对比分析.结果表明,新设计的起动控制策略具有较强的扰动抑制能力,在不同的发动机状态下可以达到较为一致的起动加速性能,相比采用PID调节的控制方法具有较大优势.关键词:三级式同步电机;航空发动机;自抗扰控制;扩张状态观测器;起动控制中图分类号:TP273文献标识码:AAuto-distu

3、rbance-rejectionstart-upcontrolofthree-stagesynchronousmachinesMAPengy,LIUWei-guo,PENGJi-chang,MAOShuai,LUOGuang-zhao(SchoolofAutomation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’anShaanxi710072,China)Abstract:Becauseoftherandomnessoftheenvironmentandaer

4、odynamiceffects，aircraftenginesinthestartupprocessexhibitvariousloadcharacteristics.Therefore,astablestartupperformanceisdifficulttobeachievedifthePIDcontrolstrategyisused.Tosolvethisproblem,weanalyzethestartupcontrolmathematicalmodelofathree-stagebrus

5、hlesssynchronousmachine,andapplytheactive-disturbances-rejectioncontroltechnologytothedesignofcontrollersinthecurrentloop,speedloopandangleloop,whichareusedtosuppresstheinfluenceoftheunknownexternaldisturbancesandthecouplingitemsincurrentandelectromagn

6、etictorquemodels.Thesimulationandexperimentalresultsshowthatthenewstartupcontrolstrategy,comparedwiththePIDcontrolmethod,hashigherabilityindisturbancerejectionandbetterstartupaccelerationperformanceunderdifferentoperationconditions.Keywords:three-stag

7、esynchronousmachine;aircraftengines;active-disturbancesrejectioncontrol;extendedstateobserver;start-upcontrol1引引引言言言(Introduction)法的研究[811]、以及如何有效提高电机在单相交流励磁方式下输出的电磁转矩[1213].上述文献对所研究起动/发电一体化是多电/全电飞机的关键技术之一,也是航空电源系统的一个重要发展趋势.目前,三的内容进行验证时,采用的都是MATLAB建模[

8、46,810]或者电机加载台来模拟航空发动机负级式同步电机(图1)已在我国大功率航空交流电源系载[7,1113]的方式,其中在文献[13]中,作者采用一种统中作为发电机得到普遍应用,但是航空发动机的起动机仍然采用直流电机等专用的起动系统,这就使得通过调节电压矢量幅值及其与转子d轴夹角唯一确定飞机电源系统供配电体制多、体积和重量较大、系统输出电压矢量的新型调制方法,有效降低了主发电机复杂、故障率高、维护性较差.如能使三级式同步电转子磁链脉动对输出电磁转矩的影响,取得了较好的机工作在电