活塞发动机的永磁起发电机无位置传感器控制技术

摘要：

针对活塞发动机起动静力矩大、转动惯量小,高速工作时活塞发动机油门响应慢,转速波动大,匹配的外转子永磁起发电机低电感、高频率、无位置传感器,提出基于数学模型与锁相环相结合的无位置估算策略.起动时采用单级锁相环进行转速和位置估算,通过锁相环的高环路增益设计来保证位置估算的快速性.利用发动机惯量小的特点,通过施加随机力矩,使发动机获得较高加速度,产生较高反电势,最终使锁相环快速进入稳定工作状态.通过对角频率进行正向补偿和对正负相频率进行差异限幅,实现反转起动抑制.发电时采用快速稳速内环与慢速稳压外环相结合的控制策略.发电位置与转速估算采用两级锁相环实现,第一级锁相环通过高环路增益设计保证快速性,满足宽转速范围应用需求;第二级锁相环利用第一级锁相环输出的角频率,通过低环路增益设计,实现位置信号计算的精确性.实测结果表明,起动时,在任意发动机静止位置,控制器仅输出 2Nm对应的三相电流,就可实现最大5Nm阻力矩的发动机正转起动;发电时,转速稳定精度可达±30 r/min,电流频率上限为 1 kHz.所提出无位置传感器控制方法适合增程式无人机用活塞发动机.

关键词：无位置传感器控制、活塞发动机、起动发电机、锁相环

所属期刊栏目：56

分类号：TM341;TP272(电机)

资助基金：中央军委装备发展部预研项目;空军装备预研项目

在线出版日期：2023-11-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：33-40