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。     

基于调距桨推进系统的稳态特性仿真

为有力支撑船舶推进系统的优化改进,预测系统稳态特性,建立柴油机、齿轮箱、轴系、调距桨等子系统的数学模型,并在Simulink软件平台上搭建推进系统仿真模型。利用船模试验结果验证仿真模型的准确性,基于典型设计工况下的系统控制参数对稳态特性进行计算,分析了船、机、桨匹配参数对船舶动力性和经济性指标的影响。结果表明:当螺距比一定时,随着主机转速的增大,全船航速随之呈现增大趋势;当主机转速一定时,随着螺距比减小,全船航速变得越来越小;合理选取主机转速和螺旋桨螺距比时,可以实现船舶的最大航速。     

多相永磁同步电机在舰船推进系统中的容错控制研究

多相永磁同步电机因其供电相数不受限制、容错性良好和变频调速等特性,近几年引起了各行各业的广泛关注。随着控制算法和电子技术的发展,多相永磁同步电机在舰船推进系统中逐渐应用起来。本文主要针对舰船推进系统的多相同步电机容错控制问题,建立多相永磁同步电机和舰船推进系统的矢量数学模型,并对电机的容错控制进行理论分析和仿真实验。     

吊舱式电力推进系统的特点与应用

对目前流行的吊舱式船舶电力推进系统的特点进行了简要的分析和对比,指出船舶电力推进广泛应用已是一个必然的趋势;随后,对船舶电力推进系统应用的几个问题谈了几点思考。     

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。     

无刷直流推进电动机稳态性能的仿真

建立无刷直流推进电动机的稳态仿真数学模型,利用特征向量法以及对称性边界条件进行求解,得到定子三相电流的稳态解,并与动态仿真的结果进行对比,验证了该方法的正确性。     

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10 000 t低速柴油机推进轴系为研究对象,创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析,求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩,针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算,求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明,推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大,推进轴系应力远小于材料的屈服强度,船舶能够安全稳定航行,同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。     

基于矢量控制的变频器-电机系统端口特性分析

变频器-感应电动机系统在采用转子磁场定向矢量控制时,由于矢量控制环节的复杂性和非线性,使得系统端口的小信号输入阻抗求解非常困难,从而限制了Middlebrook稳定性分析方法在该类系统中的应用.本文在对系统进行适当简化的前提下,采用"扰动信号反馈注入法"建立了系统的小扰动端口特性,为系统的静态稳定性分析奠定了基础.     

舰船永磁电机推进系统概述

本文介绍了永磁电机及其推进技术的特征、优势,并与传统推进形式进行了比较,介绍了相关技术国外应用情况以及分析发展我国永磁推进技术的主要方向。     

船舶永磁电动机推进系统建模与仿真概述

本文简要介绍永磁电动机推进系统,以及用于永磁电动机推进系统的建模和仿真的工具,并给出永磁电动机船舶电力推进系统的Matlab/Simulink仿真实例.     

船舶电力推进交流与直流系统对比研究

对交流与直流船舶综合电力推进系统的设计进行了对比分析,将船舶电力推进系统的设计分为系统设计和关键设备选型设计两部分进行了研究。在系统设计方面,主要对比了交流与直流系统的短路电流、选择性保护、谐波抑制的异同。在关键设备选型设计方面,对ABB、SIMENSE和EMS三个技术方案对直流母排故障的保护方面进行了分析。随后对直流船舶电力推进系统的优势与不足进行了分析,最后对船舶电力推进交流与直流系统对比进行了总结。     

多相永磁电机H桥形变频调速系统的模糊控制

方波永磁同步电动机由于其良好的性能而在舰船的电力推进领域得到了越来越广泛的应用.本文从控制方式、调速方法等方面对方波永磁同步电动机调速系统进行了分析研究.     

船舶电力推进用双馈感应电机的调速范围研究

本文首先根据双馈电机的等效电路推导出转子电流、电压、功率表达式,然后讨论双馈电机在带螺旋桨负载和恒功率负载情况下的转子电流、电压、视在功率与转差率及定子无功功率之间的关系曲线。通过理论计算、仿真分析,得出双馈电机带螺旋桨负载时,在宽调速范围内实现经济调速,需要把双馈电机的同步速定在调速范围的最大值。     

小型船舶电力推进控制系统的研发

船舶的动态特性具有强耦合、非线性、大时滞和大惯性等特点,并且风、流和浪等外部随机干扰也随着不同海况发生很大的变化,推进控制很难用精确的数学模型进行描述.根据船舶螺旋桨的推进特性,在阐述小型船舶电力推进系统的组成及运行特点的基础上,分析了推进电机控制的要求.采用矢量型变频器,设计了以菲尼克斯PLC为核心的控制系统,分析了系统的硬件配置和软件编程.实验结果表明,设计的控制系统能够满足控制功能要求,改善控制性能,提高系统控制可靠性.     

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.     

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.     

船用永磁同步电动机矢量控制系统仿真

随着大功率交流电机控制技术的快速发展,电力推进技术逐渐取代了传统的船舶动力装置。本文对船用永磁同步电动机矢量控制系统进行仿真研究,通过在二维旋转坐标系中建立船用永磁同步电动机的数学模型,计算出电机在正常工作时的各项参数,搭建船用永磁同步电动机的闭环仿真模型。最后用Matlab对该模型进行模拟仿真。仿真结果表明,该模型能够充分反映实际系统,能够给实物开发提供正确的思路。     

可回转双桨电力推进船舶运动模型的研究

根据船舶分离型运动建模方法,分析了可回转双桨船舶的运动规律及其在船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的作用力,建立可回转双桨作用下的电力推进船舶的推进与回转运动模型,导出船舶运动线性响应方程。通过数值仿真,验证了可回转双桨电力推进船舶的推进与回转运动模型的准确性。