舰船推进电机及螺旋桨负载模拟系统研究

当前舰船电力推进替代传统的柴油机推进已成为发展趋势,本文介绍了一种能同时模拟推进电机及螺旋桨负载特性的舰船电力推进模拟系统。首先设计了电力推进模拟系统,提出了它的控制策略;其次提出了模拟直流推进电机的设计依据,并进行了模拟直流推进电机的设计;然后介绍了2种模拟螺旋桨负载计算模型;进一步介绍了系统硬件和控制软件;最后用PSIM仿真软件和模拟装置对推进电机和螺旋桨负载在各种工况下的特性进行对比实验。实验结果表明,上述电机设计方法和系统控制策略是正确的,该电力推进模拟系统能可靠运行。     

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。     

船用变频启动器试验用电力电子负载研究

针对传统阻感性负载无法满足船舶辅机设备对船用变频启动器启动性能和功率考核的要求,提出一种基于电力电子负载概念模拟电机特性的负载模拟系统。并依据电机本体模型及数学数值计算方法,根据实时仿真技术,将电机动态数学模型转换成可由数字控制器(比如DSP)实时运算的数值运算模型。最后,通过MATLAB/simulink仿真和实验,证明了模拟电机特性的电力电子负载的可行性。     

船舶柴油发电机转速控制系统设计

电力推进船舶通常采用柴油发电机组作为电力来源,通过电力驱动系统的电机。为了提高电力推进船舶的能源利用率,实现电力推进船舶的经济效益,针对船舶柴油机组的负载特性等进行柴油发电机的转速控制。本文首先建立柴油发电机的数学模型,结合柴发调速系统和PID控制技术,设计针对船舶柴油发电机的转速控制系统,并结合Matlab-Simulink平台进行了转速控制系统的仿真验证。     

舰船电力推进特性仿真试验系统研究

为了能在实验室条件下考核电力船舶的推进电机,本文提出了一种新型的试验系统,以三相异步电机作为推进电机和模拟电机,利用模拟电机模拟实施的负载特性,进行考核.对其原理进行了研究,并利用MATLAB进行仿真,最后构建试验系统,结果表明试验系统能够模拟实际负载特性,达到了对电力船舶的推进系统考核的目的.     

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。     

T-S模糊模型在船舶推进系统故障诊断中的研究

人们针对船舶电力设计了各种先进的保护与控制装置,尤其在对推进系统的故障预测与诊断方面开发出了多种行之有效的诊断算法。基于以上需求,本文开发出基于T-S模糊模型的推进系统故障诊断系统,首先建立船舶推进系统中的电机仿真模型,对电机的电压、磁链和运动特性进行研究。在此基础上,利用T-S模糊模型设计了故障识别算法的数学模型,对此模型进行线性化处理后,得到了简化的故障诊断步骤,应用Matlab对算法的故障识别特性进行仿真,从实验结果发现该算法的性能基本能够满足一般情况下的故障识别需求。     

船舶氢储直流电力推进系统控制器转速环带宽设计方法北大核心CSCD

[目的]旨在研究船舶氢储直流电力推进系统中氢燃料电池外特性较软、动态特性不佳、系统稳定性易受推进负载影响的问题。[方法]首先,分析氢燃料电池的输出外特性和船舶电力推进系统的负载特性;然后,搭建系统的船-机-桨模型与永磁同步推进电机(PMSM)驱动控制系统频域模型,再结合氢燃料电池外特性与螺旋桨负载特性,提出一种基于转速环带宽的控制器参数设计方法;最后,根据某母船参数搭建氢储直流电力推进系统的硬件在环实验平台对所提方法的准确性予以验证。[结果]实验结果表明,采用所提转速环带宽设计方法时电机的转速响应无超调,在发生负载转矩扰动时电机的转速波动减少了5 r/min。[结论]该方法可提升船舶氢储直流电力推进系统的综合特性,且易于工程实现。     

船舶电力推进系统运行的仿真

船舶电力推进系统的推进电机单机容量大于发电机单机容量,属于重负载电力系统.建立船舶电力推进系统运行的数学模型,在MATLAB软件平台上对该系统进行仿真运行.对获得的电网电压信号,采用小波变换进行波形分析和特征抽取.仿真实验结果表明,该船舶电力推进系统仿真模型合理有效.     

一种无变频器式舰船交流电力推进系统稳态特性分析

为提高舰船电力推进系统功率密度,降低振动噪声,提出了一种基于永磁同步电机的无变频器式舰船交流电力推进系统。该系统将永磁同步电机作为推进电机,原动机与电励磁发电机直连,发电机与推进电机通过电缆直连。通过原动机调速实现推进电机转速调节,通过发电机励磁调节实现推进电机电压调节。建立了该电力推进系统静态数学模型,推导了系统主要电气量与发电机励磁电流及推进电机负载转矩间的函数关系,分析了系统的静态稳定性条件,分析了不同转速工况下和电机参数匹配条件下各电气量随发电机励磁电流的变化规律。数字仿真结果验证了所建立的静态数学模型及理论分析结果的准确性。     

深潜艇推进电动机的H∞控制研究

为了抑制转子电阻参数摄动和洋流、海浪引起的转矩波动对深潜艇推进电机调速系统的影响,对应用状态反馈鲁棒控制方法来处理推进感应电动机磁场定向下的矢量控制问题进行了研究,并在此基础上,根据建立的深潜艇直航运动模型和螺旋桨四象限动态工作情况下的仿真模型,进行了深潜艇直航推进仿真.仿真结果表明,这种方法能够有效抑制转子参数摄动和负载转矩波动对系统动态性能的影响.     

某船电力推进系统技术研究试验平台方案设计

本文介绍了基于某型船电力推进系统的技术研究试验平台设计方案。采用与实船相似的电力推进系统搭建小比例半实物电力推进仿真系统,由电力推进系统设备如电站、配电屏、变频器、变压器和电机等实物,结合实现监控和仿真功能的仿真系统组成。该平台可通过构造不同的主回路组合方式、对负载参数进行设置,仿真推进工况和负载特性,为船舶动力系统的构成及控制策略提供研究和试验的平台。     

电力推进船舶机动特性的试验研究

文中分析了电力推进船舶动力装置的机动工作状态其过渡过程的数学模型。这个数学模型包含了电力进船舶整体的所有环节和部件。借助于这个数学模型可以计算动力装置、发电机、电力转换装置、推进电机等随时间的变化规律以及船舶运动的各种参数,证明数学模型的实用性和正确性的最好方法是实船试验。为此目的,在“救－２１”号救生船上进行了实船机动特性试验。     

一种无变频器式舰船交流电力推进系统控制策略研究

为提高交流电力推进系统功率密度、降低成本,提出一种基于永磁推进电机的无变频器式交流电力推进系统。该系统取消了大功率变频器和减速齿轮箱,原动机与电励磁发电机直连,发电机与推进电机直连。通过控制原动机转速和发电机励磁电流实现对推进电机转速和系统运行状态的调节。建立了该电力推进系统的静态数学模型,提出了系统静态稳定性约束条件,推导了系统主要电气量与发电机励磁电流及负载转矩间的函数关系。为提高系统稳定裕度、提高推进效率及电机容量利用率,分别提出采用δ1+δ2=π/4、Isd2=0和cosθ=1三种控制策略,针对各控制策略和不同的电机参数匹配条件,推导了系统主要电气量与负载转矩间的函数关系。针对系统静态稳定性及各控制策略下系统运行特性开展了数字仿真研究,仿真结果验证了理论分析结果的准确性。     

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。     

电机/推进器一体化装置(IMP)介绍

简要介绍了目前世界上最新的、也是技术含量非常高的一种电力推进装置，即电机/推进器一体化装置(IMP)，给出一些模型图和原理图。该装置新颖独特，具有优越的特性，可用于无人潜行器、电动鱼雷和潜艇电力推进系统。     

六相同步电机控制系统在船舶电力推进中的应用

船舶电力推进在船舶海上行进过程中具有高效性、灵活性等优点。本文通过研究六相同步电机控制系统来分析其推进性能。首先建立相坐标系和旋转坐标系下的六相同步电机控制数学模型,然后在船桨一体化负载下进行系统仿真,通过仿真曲线来说明本文控制的有效性。     

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.     

船用燃气轮机发电系统建模与仿真研究

关注燃气轮机电气外特性,忽略其内部化学反应和热力循环,采用模块化建模方法建立了船用燃气轮机发电系统完整的数学模型,其中包括整流逆变模型、推进电机及螺旋桨负载模型。通过Simulink仿真,重点研究系统启动性能及动态特性;并对负载类型的影响以及三相短路故障进行了分析。结果表明该模型能够反映实际燃气轮机发电系统的运行特性,为研究船舶燃气轮机发电系统协调控制及多机并联运行奠定了基础。     

212级潜艇电磁兼容系统设计

电磁兼容(EMC)现已成为复杂技术系统愈来愈重要的特性。对潜艇而言，必须认识到，在耐压艇体内需要安装各种部件的可用空间非常有限。一方面像传感器系统，或者是通信系统的VLF天线变得越来越敏感；另一方面电机的推进电机是由电力驱动，并由微型控制器控制以达到更高效率。电力本身会在动力线中产生干扰电流和电压。其次，当在潜艇内安装民用元件时，有可能产生附加的：EMC问题。这是因为在重要的军事频段内，民用设备的电磁兼容状况一般是未知的，因此有必要制定一个：EMC计划以保证整个潜艇系统的EMC。