船舶永磁同步电机直接转矩控制机制研究

直接转矩控制是船舶永磁同步电机调速系统的关键技术,船舶永磁同步电机调速系统具有非线性等变化,当前船舶永磁同步电机直接转矩控制存在控制不精确、转速超调量大等缺陷。为了提高船舶永磁同步电机直接转矩控制效果,设计了基于小波神经网络的船舶永磁同步电机直接转矩控制机制。首先分析当前船舶永磁同步电机直接转矩控制进展,建立船舶永磁同步电机直接转矩控制的数学模型,然后采用小波神经网络和PID相融合的船舶永磁同步电机直接转矩控制机制,最后采用Simulink软件建立船舶永磁同步电机直接转矩控制仿真平台。仿真测试结果表明,本文机制减少了船舶永磁同步电机直接转矩控制误差,船舶永磁同步电机转速超调量几乎为0,使船舶永磁同步电机调速系统具备更好的稳态性能,控制效果要明显优于其他船舶永磁同步电机直接转矩控制机制。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

浅吃水肥大型船的尾部线型研究

从分析船舶尾部伴流场对船舶阻力推进,操纵及船体振动性能等影响的观点,研究尾部三维伴流场,介绍尾型与伴流场之间关系及非对称双尾鳍船型的形成。非对称双尾鳍船型与优选的常规双尾鳍船型模型的阻力,自航及伴流场等比较试验结果表明,非对称双尾鳍船具有两大优点,首先,该船型能在浆前方产生一个与外旋浆旋向相反的预旋流,在保持了优良阻力性能前提下可提高外旋浆推进效率8％,获得阻力,推进,操纵各性能间的最佳配合,第二,轴向伴流分布比较均匀,满足BSRA5项衡准指标,改善了螺旋浆工作的流场条件,减少了螺旋浆产生空泡及其诱导船体激振的危险,使节能与减振得到统一,最后还介绍了该船型首制船“宁安1号”的实船测试结果及其由船模试验预报实船性能的一致性。     

船舶回转过程内、外桨负荷的仿真分析

船舶在回转过程中,一般内桨的负荷要大于外桨的负荷.但在某新研制船舶的回转试验中,观察到外桨负荷高于内桨负荷这一看似有悖常理的现象.为了解释这个现象,利用船舶推进系统的数学模型和三自由度平面运动数学模型(MMG模型),分别对定距桨和调距桨推进船舶的典型回转工况进行了仿真分析.研究结果表明:在负荷控制功能起作用的情况下,船舶回转时通过减小柴油机设定转速或减小调距桨的螺距,内桨的负荷比外桨小是完全可能的.在相同回转工况下,负荷限制线的设置和负荷控制规律对船舶内、外桨的负荷有很大的影响.控制系统的负荷控制功能是改变船舶回转工况内、外桨负荷的一个重要因素.     

多目标遗传算法在水面船舶快速性优化设计中的应用

在船舶设计中,船、机、桨的匹配问题一直是设计人员最关注的问题之一.快速性良好的船舶应使得船、主机和螺旋桨之间的性能综合匹配.通过采用改进的非支配解排序的多目标遗传算法,讨论了船舶概念设计阶段快速性优化问题.以推进系统综合效率和排水量为优化目标,考虑了混合变量的多目标优化问题.文中给出了载重量为35000t油船的快速性优化设计例子.结果表明,多目标遗传算法能够快捷搜索到全局最优解.     

船用曳引式升降机动力学建模及仿真分析

对船用升降机动态特性的研究一直以来都是升降机研究领域的一个薄弱环节。针对船用升降机的特殊性,根据曳引式升降机的物理模型建立升降机垂直方向上的动力学模型,并结合模态分析法研究该模型,得出升降机位置对其固有频率的影响。以船体振动中螺旋桨和主机振动频率为激励频率,将理想电气速度曲线引入系统中,运用Matlab软件模拟系统响应的全过程,得出船用升降机的一些基本运行特性。     

基于推力数值计算的喷水推进船快速性预报与验证

为实现对喷水推进船航速的快速、精准预报,基于ANSYS-CFX软件平台建立喷水推进器推力的计算流体力学(CFD)模型,采用分块六面体结构化网格离散计算域,采用稳态多参考系法求解雷诺时均的Navier-Stokes方程和SST湍流模型,对喷水推进器内的流场进行数值模拟.采用壁面积分法获取喷水推进器的等转速推力曲线,将其与船阻力曲线相叠加,通过求曲线的交点预报航速.选取可提供推进特性图谱的船A、带双级轴流式喷水推进器的船B和带混流式喷水推进器的船C为例,验证该方法的准确性.结果表明:船A配置的喷水推进器的推力计算值和航速预报值与厂商提供的数值吻合良好,船B和船C的航速预报结果均与实船试航值比较接近,最大偏差小于0.5 kn.结果验证了计算模型的可信性和适用性,进一步表明该方法可较好地指导喷水推进器厂商根据船舶所有人的需求便捷地选出合适型号的喷水推进器.     

船舶推进节能技术研究与进展

随着船舶燃油价格的上涨,船舶节能技术得到了广泛的关注,本文旨在介绍国内外船舶推进与节能方面的研究与进展。其中包括优秀船型的研究、开发附加流体水动力节能装置、新型高效推进器以及一些特殊船舶节能技术的研究。重点介绍了非对称尾船型、双尾鳍船型、可调距螺旋桨、对转螺旋桨、桨后自由旋转助推叶轮、舵附推力鳍以及一些特殊船舶推进节能装置的研究与应用等。     

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。     

船用螺旋桨负载特性数字仿真

选取切比雪夫多项式来拟合四象限螺旋桨特性图谱,根据船桨的运动特性建立船桨数学模型,以某电力推进船舶参数为依据,利用Saber与Matlab/Simulink软件各自的特点,对两者进行协同仿真。解决了协同仿真的接口问题,并分析船桨的稳态和动态过程,在船舶的操纵方法上给出了建议。     

混合对转推进系统设计与实船应用研究

为全面深入了解混合对转推进系统实船安装对船舶性能影响,为数值仿真和性能预报提供实船参考数据,以集装箱运输船为应用对象,提出了一种把吊舱推进器集成在挂舵臂上的混合对转推进系统(CRP-POD),详细阐述了CRP-POD的系统构成、工作模式和电气控制系统实船设计方案。通过实船试验和运行数据分析,安装混合对转推进系统的船舶与同系列安装常规推进系统的船舶相比,特定航行工况下航速有2~3%的提升、回转能力有所降低、航向稳定性上优于常规船。     

基于Fluent的泵桨联合推进性能分析

针对泵桨联合推进系统的船舶推进方式,利用坐标转换得到螺旋桨及喷水推进器叶轮的三维坐标,使用Gambit和Fluent对泵桨联合推进系统进行数值模拟,计算分析其推进性能,与螺旋桨单独作用相比表明,其推进性能有一定改进。