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.     

基于MPTC的船舶推进电机新型SMO

电力推进船舶是未来绿色船舶的重要发展方向。针对传统滑模观测器(SMO)应用在推进电机上的两个主要不足，在模型预测转矩控制策略(MPTC)的基础上提出一种新型SMO方案。针对传统SMO存在的抖振问题，利用Sigmoid函数代替sign函数对推进电机等效反电动势进行估计予以抑制，此外利用变截止频率低通滤波器以及锁相环技术消除传统SMO中低通滤波效应引起的相位延迟的同时提高转子转速和位置信息的观测精度。基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了新型SMO具有更好的动、静态性能。     

船舶电力永磁同步推进电机空间电压矢量DTC

为能更好地控制船舶推进电机的动态和静态性能,在传统直接转矩控制的基础上提出基于空间矢量调制的直接转矩控制算法。通过空间矢量控制、磁链控制和转矩控制,介绍空间矢量调制直接转矩控制算法的基本原理;结合船舶永磁同步推进电机的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立船舶电力推进系统的仿真模型;结合试验电机参数,对船舶的额定负载起动性能、转速转矩突变及低速性能进行仿真分析。仿真结果表明,基于空间矢量调制的直接转矩控制技术在船舶电力推进系统中具有良好的调速、调矩和低速性能,能很好地满足船舶电力推进系统的需求。通过搭建基于DSP的永磁同步电机直接转矩控制硬件试验平台,进一步验证基于空间电压矢量的直接转矩控制策略的正确性和可行性。     

无速度传感器永磁同步电机低脉动直接转矩控制

传统永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链、电磁转矩脉动较大,这些脉动在影响系统性能的同时,也影响电机参数的辨识精度。为实现永磁同步电机的低脉动无速度传感器直接转矩控制,采用EKF(扩展卡尔曼滤波器)构建电机转速、定子磁链观测器,以实现电机转速等参数的实时在线观测;构建转矩、磁链SMC(滑模控制器)取代传统DTC(直接转矩控制)中的滞环比较器和开关表以降低脉动。结果表明,无速度传感器永磁同步电机低脉动直接转矩控制能有效地降低电机转矩、磁链脉动,改善系统控制性能,同时,能实现永磁同步电机变量的快速、精确观测。     

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。     

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.     

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。     

船舶电力推进系统无刷直流电机控制技术

由于无刷直流电机具有高效率、长寿命、低噪声、平稳转速和高输出转矩等优点,已经成为船舶电力推进系统中不可或缺的一部分。本文针对BLDCM的速度环和电流环响应效果,研究相应的硬件和软件系统,采取传统的PID算法和现代模糊控制算法,构建基于DSP的船舶直流无刷电机控制装置。实验结果表明,采用模糊PID算法进行电机控制能够实现更小的输出转矩脉动和更高的转速,同时使得该系统在船舶电力推进系统中变得更加稳定可靠,能够满足实际应用中的需求。     

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.     

船舶电力推进系统建模与仿真研究

本文对两台同步电机驱动的双推进器船舶的电力推进系统进行了研究.通过搭建模型来分析电力推进系统中的影响因素.本模型基于Matlab/Simulink仿真平台,旨在分析船舶的运行特性.因此,通过电力推进系统效率和船舶速度的仿真曲线,了解了双螺旋桨船舶电力推进系统的相关特性.同时对不同的参量(功率和推进转矩,电机转速,船舶速度等)进行了分析,为了提高船舶推进功率和推进器特性,采用了功率评估系统(PPP)和螺旋桨优化系统(POP).     

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。     

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。     

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。     

交流变频调速技术在船舶电力推进系统中的应用

本文介绍了电力推进系统的特点及其组成。探讨了船舶推进电机的发展趋势。目前用于电力推进的电机主要有直流电动机、同步电动机、鼠笼感应式电动机,根据各自的特点简要地介绍了它们的应用。船舶电力推进系统的核心是主推进电动机的调速控制系统,根据被控对象的不同,现代交流调速系统可分为异步电动机调速系统和同步电动机调速系统。综述了现代交流调速技术的几种典型控制方式在船舶电力推进中的应用。针对电机转矩的控制,比较了目前广泛应用的矢量控制与直接转矩控制的原理及应用。     

基于DSP的小型船舶直流无刷电机控制系统的设计

随着永磁材料和控制技术的不断进步,直流无刷电机的功率越来越大,其优势包括效率比较高、使用时间长、噪声非常小、转速平稳、输出转矩大等,它在小型船舶的电力推进系统中扮演着越来越重要的角色。目前,直流无刷电机在船舶上的工作效果不理想,阻碍其在高性能电力推进船舶中大量的普及推广。直流无刷电机简称BLDCM,其关键问题是电机的控制策略、转矩稳定控制以及无位置传感器。本文根据BLDCM的速度环和电流环的响应特点,利用传统的PID算法和现代模糊控制算法,设计了相应的硬件系统和软件系统,然后建立了基于DSP的小型船舶直流无刷电机控制装置。实验结果显示,采用模糊PID算法对电机进行控制的效果更好,可以实现脉动更小的输出转矩和更大的转速,同时此系统能够在小型船舶的电力推进系统中稳定、持续地工作,能够满足实际应用的要求。     

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.     

船舶电力推进系统的仿真优化策略

电力推进船舶的船—机—桨匹配分析中,仿真所需的模型复杂,工况多,耗时长。用于驱动船舶推进电机的二极管中点钳位(Neutral-Point Clamped,NPC)型三电平逆变器拓扑结构复杂,仿真中计算量大,严重拖慢了船舶电力推进系统整体的仿真速度。为解决此问题,在Matlab/Simulink软件中对一种船舶电力推进系统建模仿真,研究其特性,提出一种由受控电压源替代逆变器驱动十二相感应电机的仿真优化策略以缩短仿真所需时长。对比分析优化模型与原模型的仿真结果可知,优化模型启动与制动性能良好,可在电流、转矩、转速等外特性与原模型基本一致的前提下,将仿真耗时缩短数十倍。表明优化策略准确可行,符合复杂工况的仿真需求,可用于提高电力推进船舶的仿真效率,对同类调速系统有参考意义。     

船舶电力推进系统的建模与仿真

船舶电力推进已成功应用在豪华游轮、破冰船、油轮、化学品船等船舶上,并显示出巨大的发展潜力。为研究船舶电力推进系统,本文采用模块化建模方法,对选用异步电动机作为螺旋桨推进电机的船舶电力推进系统在M ATLAB/S IMUL INK中进行了建模与仿真研究,并将目前最新兴起的直接转矩控制交流调速技术应用到电力推进仿真系统中。仿真模型结构简单,易于更新,仿真结果表明了该模型的适用性。