船舶电力推进永磁同步电机SVM-DTC控制系统优化

针对船舶电力推进永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统存在较大转矩脉动问题,论文提出了一种基于双PI的空间矢量调制(SVM-DTC)直接转矩控制新策略。该控制策略通过空间矢量调制合成电压矢量,代替传统开关表与滞环比较器,采用两个PI调节器分别对电压矢量角度与幅值进行控制,在保持系统结构简单的基础上,显著地减小转矩脉动,具有较强的鲁棒性,改善了船舶电力推进系统中永磁同步电机的稳态性能与动态性能,优化效果明显。仿真结果证实了该控制策略的有效性。     

应用于船舶的电力推进驱动装置设计

电力推进系统具有稳定性强、机动性好和推进功率高的特点,在船舶领域得到越来越多的应用。本文对电力推进系统的电力驱动模拟装置在船舶上的应用展开研究,对电力驱动装置的各个部件进行设计,并对推进电机采用的永磁同步电机控制方式进行研究。在直接转矩控制的基础上,采用空间矢量调制的直接转矩控制技术对其进行控制,并利用Matlab软件搭建仿真模型。仿真结果表明,采用空间电压矢量调制直接转矩控制方式可实现较快的响应速度和较高的稳定性。     

船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究

为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统。根据实船系统建立船舶电力推进系统并进行仿真,分析在船舶加速工况下2种控制策略的调速性能以及船舶电站的稳定性。仿真结果表明;2种控制策略都有很好的控制效果,在保证良好的调速性能同时,保持整个系统的稳定性,二者在船舶电力推进系统中都具有一定的适用性。     

船舶电力推进系统VC与DTC调速控制策略建模与仿真研究

为研究不同永磁同步电机调速控制策略对船舶大功率推进电机调速性能的影响和在电力推进系统中的适用性,在推进电机及其螺旋桨负载数学模型的基础上,建立永磁同步电机矢量控制(VC)系统和直接转矩控制(DTC)系统.根据实船系统建立船舶电力推进系统并进行仿真,分析在船舶加速工况下2种控制策略的调速性能以及船舶电站的稳定性.仿真结果表明;2种控制策略都有很好的控制效果,在保证良好的调速性能同时,保持整个系统的稳定性,二者在船舶电力推进系统中都具有一定的适用性.     

船舶综合全电力推进系统的动态仿真

为了优化船舶综合全电力推进系统的控制性能,建立了由船舶电站、永磁同步电机和船桨组成的系统数学模型。给出了多台柴油发电机组并联运行的仿真计算方法。在螺旋桨特性计算中,提出了推力系数和扭矩系数的计算方法。针对永磁同步电机常规直接转矩控制存在负载角不稳定问题,提出了基于负载角限制的直接转矩控制算法。以中铁渤海1号船为例,实现船舶全电力推进系统的动态过程仿真,结果验证了数学模型和方法的有效性。     

基于扩展卡尔曼滤波的船舶电力推进系统仿真

针对船舶电力推进系统中采用传统直接转矩控制存在磁链和转矩脉动较大,以及速度传感器的使用降低了系统可靠性,增加了系统成本等问题.提出采用扩展卡尔曼滤波器精确估计电机的定子磁链和电机转速,间接估计转矩,从而实现永磁同步电机的无速度传感器直接转矩控制.保持了直接转矩控制的转矩快速响应和系统鲁棒性强的优点,降低磁链和转矩脉动,减小了系统因电机参数的变化和负载扰动带来的影响.仿真结果表明,基于扩展卡尔曼滤波的船舶电力推进系统具有良好的转速和转矩控制性能.     

船舶永磁同步电机模型预测转矩控制

针对电力推进船舶的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)控制问题,基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Fiter, EKF)技术,提出一种改良的无速度传感器模型预测转矩控制(Model Predictive Torqne Control, MPTC)策略。采用EKF方法观测电机转速,以改善船舶推进电机的估计精度并提高控制系统的鲁棒性;采用改良的模型预测控制策略,可实现最优电压矢量输出,减小转矩、磁链波纹和控制器计算量,同时能够提高推进电机的控制性能。仿真结果表明:EKF具有很强的抗干扰性且可精确地估算出电机角度,MPTC与直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)相比,具有更低的转矩脉动和电磁脉动,可提高船舶电力推进的控制性能。     

基于空间矢量调制的双三相永磁同步电机直接转矩控制研究

本文根据双三相电机的静止坐标系模型提出了基于矢量脉宽调制的双三相永磁同步电机的直接转矩控制策略。该策略采用空间矢量调制的方法来补偿定子磁链误差,具有矢量控制的连续平滑和直接转矩控制的快速响应,能有效的削弱电流谐波和稳态转矩脉动。MATLAB/Simulink仿真研究表明该策略能加快系统的动态响应速度,削弱稳态转矩脉动,得到良好的磁链波形。     

基于滑模变结构的船用永磁同步电机直接转矩控制

电力推进在船舶动力系统中应用得越来越多,本文对船用永磁同步电机直接转矩控制进行仿真研究。针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大,逆变器开关频率不稳定等问题,将滑模变结构控制策略引入。设计转矩和磁链2个滑模控制器,取代传统直接转矩控制中的2个滞环比较器,再运用空间矢量脉宽调制方法,控制电机运行。仿真结果表明这种控制策略能有效减小传统直接转矩控制存在的磁链和转矩脉动,实现逆变器开关频率恒定,并且对系统参数变化及外界扰动具有鲁棒性强的优点。     

基于滑模变结构的船用永磁同步电机直接转矩控制

电力推进在船舶动力系统中应用得越来越多,本文对船用永磁同步电机直接转矩控制进行仿真研究.针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大,逆变器开关频率不稳定等问题,将滑模变结构控制策略引入.设计转矩和磁链2个滑模控制器,取代传统直接转矩控制中的2个滞环比较器,再运用空间矢量脉宽调制方法,控制电机运行.仿真结果表明这种控制策略能有效减小传统直接转矩控制存在的磁链和转矩脉动,实现逆变器开关频率恒定,并且对系统参数变化及外界扰动具有鲁棒性强的优点.     

基于滑模控制的船舶电力推进DTC系统

针对传统直接转矩控制船舶电力推进系统在电机低速运行时转矩、磁链脉动大与动态性能差的问题,引入空间矢量调制技术来解决这些问题。并且在此基础上,还针对因电机运行时参数变化包括定子电阻、转子电阻等参数变化而导致控制效果变差的问题,引入滑模控制技术来解决,通过设计滑模定子磁链观测器来提高定子磁链估算级精度,减小参数变化对估算结果的影响,从而在整体上提高了控制系统的稳定性。经过Matlab仿真验证,证明这种控制策略定子磁链的观测精度较高,可以有效地减小低速时的转矩脉动,同时还对系统内部参数变化和外部干扰都具有较强的鲁棒性。     

基于无速度传感器的船舶交流推进电机模糊直接转矩控制策略

基于直接转矩控制的普通电力推进船在低速航行时,船舶推进电机的转矩产生明显的周期性振动,为改善此问题,本文将模糊控制逻辑引入到推进电机调速系统中;同时针对电力推进船上速度传感器存在的维修、安装不方便等问题,引入无速度传感器技术。通过Matlab对改进系统进行仿真,结果表明改进后推进电机能够有效的减小转矩脉动,辨识后的转速能有效的跟踪系统的实际转速。     

永磁同步电动机弱磁运行控制研究

为了提高永磁同步驱动电机弱磁运行性能,根据驱动系统的特点,在详细分析永磁同步电动机驱动系统弱磁运行过程的基础上,分析了不同弱磁参数对电机转矩、扩速能力的影响,指出了永磁同步电动机直接转矩弱磁控制基本原则和最佳的弱磁率范围为[0.25,0.75]。在弱磁运行过程中,根据转速的变化不断调节磁链和转矩给定,在空间电压矢量调制的基础上,实现了永磁同步电动机直接转矩弱磁运行,实验结果证明了文中提出的控制算法和控制方法的正确性和有效性。     

基于高频注入法的船舶电推PMSM低速域转子位置估计

为进一步提高电力推进船舶用永磁同步推进电机在转子位置传感器发生故障情况下的可靠性,采用无位置传感器控制技术估计的转子位置来实现推进电机的闭环控制。在分析电力推进船舶系统结构的基础上,根据三相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的矢量控制原理,在低速域范围内采用基于高频注入法的转子位置估计算法,在两相静止坐标系中以高频响应电流作为调制信号对高频响应电流进行处理,经过低通滤波后,采用外差法构建转子位置误差信号,再提取转子d轴位置,利用磁路饱和效应判断转子NS极性。在仿真软件MATLAB/Simulink中对该算法在电力推进船舶永磁同步电动机控制系统中进行验证。验证结果表明:基于高频注入法的无位置传感器控制技术在电力推进船舶PMSM低速范围可准确地估计转子位置。     

六相永磁同步电机三电平变频调速控制策略研究

六相永磁同步电机具有转矩脉动小、振动噪声低、可靠性高、容错性能好等优点,能够满足高性能的远洋船舶电力推进系统的要求。传统六相永磁同步电机变频调速系统大都采用两电平变频技术,在降低功率开关器件开关频率、抑制电机电流谐波、提高变频调速系统功率容量等方面具有局限性。文章分析建立了六相永磁同步电机的数学模型,设计了六相永磁同步电机矢量控制策略,并结合三电平调制技术进行研究。通过Matlab/SimulinK搭建六相永磁同步电机三电平变频系统的仿真模型,模拟六相永磁同步电机运行的不同工况。仿真结果表明,六相永磁同步电机三电平变频调速控制策略的可行性,且在不同工况下能稳定运行,适合具有低噪声低振动要求的现代远洋渔船电力推进系统。     

基于无速度传感器的船舶电力推进器直接转矩控制优化设计

针对普通船舶电力推进器直接转矩控制在系统运行过程中具有转矩脉动大的缺陷,采用基于空间矢量的方法进行调节补偿;针对普通的速度传感器存在的维修困难、安装不方便等方面的问题,运用无速度传感技术,采用基于MRAF的速度辨识方法并将改进后的技术应用到船舶电力推进系统中。通过Matlab仿真软件对改进后的推进系统进行仿真,结果表明改进后的船舶电力系统能够有效地减小谐波以及转矩脉动,辨识转速能有效的跟踪系统的实际转速,并且改进后的船舶电力系统动、静态性能也得到了较好改善。     

船舶推进电机运动控制系统仿真研究

船舶推进电机运动控制系统作为电力推进船舶的核心部分,对其进行建模与仿真分析具有重要意义。针对电机微分方程组数值稳定问题,分析不同方法下的数值稳定域,引入牛顿拉夫逊法求解矢量控制下经梯形法差分化的方程组。结合螺旋桨敞水特性曲线以及实例船舶阻力计算,建立螺旋桨负载和永磁推进电机矢量控制的运动模型。基于Matlab软件编写船机桨不同工况下启航的仿真程序,分析部分典型工况下的变化曲线。仿真结果证明了本文采用模型的正确性,在此模型上可简单快捷增加控制算法,为后续研究提供理论依据。     

基于直接转矩控制的船舶主推进电机控制仿真研究

介绍了船舶全电力推进系统的基本结构及特点;分析了直接转矩控制系统的控制原理、特性,以及将其应用于全电力推进船舶主推进电机控制的必要性.重点是直接转矩控制系统的组成与实现,以及在Matlab/simulink环境下完成的系统建模和仿真.仿真结果表明,直接转矩控制系统的应用明显提高了推进系统的性能.     

船舶推进电机直接转矩控制策略改进

针对船舶永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统转矩和磁链脉动大、逆变器开关频率不恒定及抗干扰性差等问题,提出基于空间矢量调制(SVM)和自抗扰控制器(ADRC)的直接转矩控制策略。分析SVM的实现过程,通过合成参考电压矢量来补偿磁链和转矩偏差,固定控制周期使逆变器的开关频率保持恒定。设计基于自抗扰控制技术的速度调节器,以提高系统的鲁棒性。仿真实验表明,新的控制策略可以改善磁链和转矩稳态时的表现,保证转速的快速响应并增强系统的抗干扰性。     

基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真

在船舶电力推进中,推进电机是把电能转化为机械能的核心元件。随着科学技术的日益发展,大功率永磁同步电机已经在电力推进系统中广泛运用。由于舰船系统外部扰动大,会对推进部分交流调速系统带来很大影响。滑模变结构控制受外部扰动因素小,响应快速,因此本文把滑膜变结构控制应用于交流调速系统中,采用id=0的矢量控制策略,建立了船舶推进交流调速系统仿真模型。仿真结构表明,采用滑膜变结构控制进行交流调速,能加快永磁同步电机的推进时间,同时外部扰动对调速影响减小,能够满足船用大功率电机在动态转矩响应方面的要求。