在飞机主发电机和辅助动力装置发电机故障的情况下,冲压空气涡轮系统提取飞机滑翔过程中的气流动能,向飞机的关键设备提供应急液压源或应急电源,以保持飞机的可操纵性。冲压空气涡轮发电系统的电能质量直接影响飞机关键用户的供电,其中三级式变频同步发电机和发电机控制器是应急电源发电系统的重要电气组成部分,本文将以额定频率为453~641Hz、额定功率为10kVA的三级式变频交流发电机为研究对象,根据发电系统的电压调节与系统控制要求,在现有数字调压技术和数字采样技术的基础上,重点对其配套发电机控制器的设计、数字调压策略、变频交流信号采样等展开研究。首先,基于现有Simulink仿真模型,建立电励磁同步发电机和永磁同步电机在dq坐标系下的数学模型。根据变频交流信号的数字采样与有效值计算方法,搭建变采样周期、变控制周期的控制模型,使得控制环路的仿真步长与实际控制周期一致,而发电机的仿真步长远小于控制环路的仿真步长。针对同一PI参数在不同转速、不同负载变化工况下所存在的差异化调压性能的问题,提出一种基于模糊PI控制器的电压调节策略,该策略是根据转速和负载变化工况设定不同的PI参数,使得发电机在全速域全负载工况下的电压调节性都能达到较优的效果。其次,介绍了宽变频交流信号实时采样系统及交流信号数字采样方法。采用软件同步采样方法时,分别讨论了理想零同步误差、由频率检测误差或信号频率变化引起的同步误差情况下的理论误差。同时理论分析了异步采样方法理论误差,提出一种基于误差校正的异步采样方法,并分析了校正方法对谐波有效值的影响,基本消除了异步采样计算方法带来的误差。在发电机控制器硬件平台上实验验证了两种采样方法分析的正确性。然后,设计了控制器的硬件电路,包括主控电路、辅助电源电路、信号采样电路、励磁主功率电路、双余度CAN通讯电路、28V/开输出驱动电路、地/开输出电路和地/开检测电路;在硬件平台的基础上,设计了主程序、采样调压程序、通讯程序、保护和自检程序。最后,制作一台应用于RAT发电系统的发电机控制器,通过双余度CAN通讯将DSP的自检、控制和保护信息发送到上位机系统,验证了系统功能的正确性。通过与普通PI电压调节器的对比,基于模糊PI调节器的调压控制策略实验结果与仿真一致,便于各种负载变化工况下的参数调试,能优化发电系统的动态响应性能。