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.     

船舶电力推进中的异步电机矢量控制研究

在船舶数学模型、螺旋桨模型、异步电机矢量控制模型的基础上,建立了船舶电力推进仿真系统.此仿真系统具有通用性,只要修改船体模型、螺旋桨模型和永磁同步电机矢量控制模型的参数,就可以对其他船舶电力推进系统进行仿真.     

船舶推进电机的优化控制方法研究

考虑船舶推进电机铁损的等值电路模型,首先运用数值计算的方法,计算出船舶推进电机在不同的负载以及不同的转速下所对应的最佳运行效率。然后对基于传统矢量变频的船舶控制方法进行相应改进,使推进电机能够在运行过程中始终保持最小的能量损耗,分析改进后控制方法的适用范围。最后将改进后的控制方法应用于船舶推进电机系统中并进行仿真研究,结果表明优化后的控制方法不仅具有提高船舶推进电机运行效率的优点,还具有改善船舶推进电机动态响应性能的优点。     

一种小型船舶电力推进系统的仿真研究

针对以往学者对船舶电力推进系统的研究侧重于推进电机的性能优化和恒转矩负载下静态性能研究的现状,该文结合实验室现有的设备和数据,在永磁同步电机矢量控制技术发展的基础上,利用Matlab中的Simulink模块库搭建一套完整的永磁同步电机、螺旋桨和船体仿真模型,研究转速给定输入下电力推进系统从起动到稳定的工作过程。仿真结果证实了该系统具有良好的动静态性能和抗扰性能,符合实际船舶电力推进系统的工况,为后续的研究工作奠定了基础,具有实用价值。     

基于笼型异步电机的螺旋桨负载模拟研究

将笼型异步电机作为螺旋桨负载的模拟电机,通过建立旋转坐标系下的笼型异步电动机数学模型实现了电流在磁场方向和转矩方向的解耦,采用转矩矢量控制策略实现了机械负载模拟电机的转矩闭环控制。在MATLAB/Simulink仿真环境下构建了基于转矩矢量控制的机械负载模拟控制系统的仿真模型,并结合综合考虑船桨相互影响的螺旋桨负载模型进行了某船舶的螺旋桨起动和反转过程仿真研究。正确的模拟了船舶螺旋桨负载的反转特性,并确定所设计系统可以实现了机械负载转矩的四象限模拟,能够应用于螺旋桨等具有可逆性质的机械负载模拟的场合。     

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).     

电力推进船的螺旋桨负载特性仿真与模拟试验

针对电力推进船舶在风浪中航行的各种工况,考虑船舶运动和风浪作用,建立带有风浪扰动的电推船桨模型。采用永磁同步电动机对螺旋桨负载特性进行仿真模拟,通过矢量控制使永磁同步电机的电磁转矩特性与螺旋桨各种工况的负载转矩特性一致。在MATLAB/Simulink软件平台上进行全数字建模与仿真,并进行半实物的模拟试验,验证系统的可行性。     

十五相感应电机带螺旋桨负载的矢量控制仿真研究

推导了十五相电机的数学模型,并建立了其仿真模型。分析了螺旋桨非线性负载特性,建立了螺旋桨的数值仿真模型。进行了十五维广义派克变换的推导并研究了变换矩阵的物理意义,在此基础上设计了十五相电机转子磁场定向矢量控制策略。通过MATLAB/Simulink中的仿真实验,验证了多相电机模型和螺旋桨模型的合理性,也验证了多相电机矢量控制策略的有效性。     

船舶电力推进负载模拟系统控制策略的研究

现代船舶的推进方式以电力推进为主,电力推进也因为其动力强劲和性能稳定等特点成为未来船舶推进的发展方向。但在实际应用过程中,还存在着诸多问题,如电力负载不稳定、电机控制系统故障率高和抗干扰能力差等。本文首先研究船舶电力推进系统的组成原理,然后针对螺旋桨负载系统建立相应的模糊PI控制数学模型,并通过Matlab软件对螺旋桨的负载类型、电机力矩和阻尼控制等进行仿真,基于仿真结果提出模拟系统的优化控制措施。     

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。     

螺旋桨逆转工况下的船舶运动仿真

近年来,船舶航行速度和吨位不断提升,海上运输交通更加拥挤,船舶碰撞、搁浅等事故频繁发生,这些都对船舶的操纵性能提出更高要求。船舶在港口等船舶较密集的工况下,需要进行频繁的停船、转向和倒航等操作,为了保障航行安全,船舶停船和倒航主要利用螺旋桨的逆转来实现。因此,研究螺旋桨逆转工况下的船舶运动特性有重要的意义。本文建立螺旋桨逆转工况下的力学模型,对螺旋桨的转矩、横向力等进行数值模拟,并进行船机-桨运动模型的Matlab/Simulink仿真分析。     

基于改进三弯矩法在某物探船可调桨推进轴系校中计算的应用

为使轴系校中计算模型更接近实船轴系运转工况,确保采用可调桨推进系统的船舶安全运行,在考虑螺旋桨水动力影响下,采用改进三弯矩法对轴系校中数值计算模型进行改进。并以某物探船为例,对其可调桨推进系统进行动态轴系校中计算。数值计算结果显示：考虑螺旋桨水动力等动态因素影响的动态轴系校中计算确保了采用调距桨推进轴系船舶在各种工况下的安全运转。     

可回转多桨推进无人船的运动建模与仿真

可回转多桨推进因机动性好、控制效率高成为无人船重要的推进方式,但其运动控制相对复杂,须对其运动模型进行深入研究。在可回转双桨电力推进船舶的研究基础上,根据船舶分离型运动建模方法,分析可回转四桨推进无人船的运动规律及其在纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的作用力,建立可回转四桨船舶的推进与回转运动模型,导出无人船运动线性响应方程。选取了4种典型的螺旋桨组合工况：(1)仅船首两桨工作;(2)仅船尾两桨工作;(3)四桨同时工作;(4)仅右舷两桨工作。通过计算机数值仿真,对比了不同工况下无人船的回转能力。仿真结果表明,无人船在工况(4)下的回转能力最佳,回转半径约为8 m;在工况(1)下的回转能力最差,回转半径约为50 m。最后通过试验验证了该运动模型的有效性。     

基于不对称全桥型MMC的船舶永磁电机推进系统仿真

为优化中压推进电机调速性能,利用模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)作为推进电机变频器。采用不对称全桥型子模块拓扑,并设计相应的不对称全桥型MMC电机变频调速系统应用于船舶电推系统。在Matlab/Simulink环境下,分析船舶在不同工况下的螺旋桨工作特性以及不对称全桥型MMC调速性能。仿真结果表明,不对称全桥型MMC应用于船舶推进电机调速系统具有良好的控制精度及动态响应能力,采用分级运行模式对推进系统进行启动、停车以及倒车过程,可以减缓MMC电容电压波动,提高系统工作性能。     

船舶柴电混合动力系统轴带电机不同起动方式的仿真研究

柴电混合动力推进系统的电力推进(PTH)模式是将轴带电机作为电动机运行并单独驱动螺旋桨推进,作为紧急推进的一种有效方式,能加强船舶运行的可靠性。在切换至PTH模式时,轴带电机不能自启动,必须借助其他方式。应用AMESim软件,对船舶柴电混合动力系统进行建模并稳态校核,仿真计算PTH模式下轴带电机不同起动方式对系统性能的影响,研究轴带电机稳定起动的控制策略。仿真结果可为船舶柴电混合动力系统的设计提供参考和指导。     

船舶电力推进的自控式同步电动机驱动控制

本文从同步电机矢量控制原理出发,在MATLAB/Simulink环境下建立了自控式同步电机驱动控制系统,用于船舶电力推进的系统建模与仿真,通过对船舶螺旋桨转速控制的数字仿真,表明设计的控制系统具有转速响应快、稳定性好和指令跟踪能力强等特点,能满足电力推进船舶主动力的要求。     

螺旋桨负载下的全回转电力推进器动力学特性

为研究全回转电力推进器控制系统的动力学响应特性,建立一种变频器控制异步交流电机驱动螺旋桨动力学系统的数学模型,提出一种考虑螺旋桨动态负载特性的电机转速、螺旋桨转速、转矩、推力的迭代求解方法,构建考虑螺旋桨负载下的全回转电力推进器的动力学仿真模型。通过数值仿真,分析螺旋桨进速不变和变化,以及不同期望转速下的电机及螺旋桨负载的动态响应变化过程和特点。结果表明,建立的动力学仿真模型与实际运动情况相符;推力系数和转矩系数随进速的增加而减小,转速几乎不会发生变化,推力有明显下降;期望转速越低时,异步电机转速、螺旋桨转速和输出推力上升速率越快。同时,在进速增加时,推力下降的范围越小。因此,须合理考虑进速系数对于全回转电力推进器的控制和推力分配的影响。这种考虑螺旋桨负载下的全回转电力推进器的建模方法对于全回转推进器电力控制、船舶动力定位方法和推力分配策略的研究具有一定的工程价值和指导意义。     

基于小波分析的船舶螺旋桨故障诊断

电力推进船舶的推进系统由推进电机和螺旋桨组成,其中螺旋桨工作环境恶劣,常因种种故障影响船舶航行安全。针对螺旋桨在水下可能出现的常见故障,提出基于小波分析的信号奇异性检测方法,通过分析推进电机中定子电流信号出现的异常对螺旋桨出现的故障进行故障诊断,仿真实验证明了方法是正确有效的。     

空泡效应对冰阻塞环境下的螺旋桨性能影响研究

针对空泡效应对冰区船舶螺旋桨在冰阻塞环境下的推进性能影响,在空泡水筒开展了均流和冰阻塞环境不同空泡数下的螺旋桨模型水动力性能对比试验。试验结果表明空泡效应减缓了冰阻塞环境下螺旋桨推力均值上升的程度,加剧了非定常变化的幅度;冰阻塞环境螺旋桨受空泡影响发生推力突降的运行工况要早于均流环境。采用CFD方法对冰阻塞环境下的螺旋桨模型水动力和空泡特性进行了数值模拟,冰阻塞典型工况的螺旋桨模型水动力性能计算结果与模型试验结果误差在5%以内,在相同工况下桨叶表面的空泡形态模拟结果与模型试验基本一致,表明本文冰阻塞环境螺旋桨水动力和空泡性能的数值模拟方法具有较高计算精度。