基于高频注入法的船舶电推PMSM低速域转子位置估计

为进一步提高电力推进船舶用永磁同步推进电机在转子位置传感器发生故障情况下的可靠性,采用无位置传感器控制技术估计的转子位置来实现推进电机的闭环控制。在分析电力推进船舶系统结构的基础上,根据三相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的矢量控制原理,在低速域范围内采用基于高频注入法的转子位置估计算法,在两相静止坐标系中以高频响应电流作为调制信号对高频响应电流进行处理,经过低通滤波后,采用外差法构建转子位置误差信号,再提取转子d轴位置,利用磁路饱和效应判断转子NS极性。在仿真软件MATLAB/Simulink中对该算法在电力推进船舶永磁同步电动机控制系统中进行验证。验证结果表明:基于高频注入法的无位置传感器控制技术在电力推进船舶PMSM低速范围可准确地估计转子位置。     

永磁同步电机无传感器控制在电力推进中的应用综述

在高性能的船舶电力推进系统中,通常依靠机械式传感器为推进电机提供准确的转子位置和速度等信息.但受舱室内恶劣环境的影响,传感器的精度可能会下降甚至将信号完全丢失,此时可将无位置/速度传感器控制算法得到的转子相关信息作为备用,从而提高整个控制系统的可靠性.本文以基于矢量控制的永磁同步电机为研究对象,对各种主流的无传感器控制方案的原理、特点和最新发展情况进行了介绍和总结,并对转子初始位置定位和全速范围复合控制等关键问题进行了简要分析.     

基于无位置传感器和模糊神经网络的船舶电力推进永磁电机控制研究

本文设计了无位置传感器和基于模糊神经网络的PI控制器，对船舶电力推进永磁电机进行控制。基于磁通观测原理的无位置传感器能够精确确定磁场的动态行为，并且对于负载变化具有很好的鲁棒性，采用模糊神经网络在线调整PI参数对内置式永磁电机进行控制，以便在不同扰动下，获得最佳的驱动性能。用直流发电机模拟螺旋桨特性，作为推进电机的负载，以便对无位置传感器和PI控制器进行研究，并在数字信号处理器（DSP）上得到实现。该设计有助于对船舶电力推进控制规律的研究和应用及推进控制系统的全数化实现，并具有理论指导意义和实际应用价值。     

基于高频方波注入的船舶电机无传感器控制研究

随着大功率交流调速技术的不断进步,船舶电力推进如今成为船舶行业的主要发展目标。为研究运行可靠稳定、灵活、高性能的船舶电机无位置传感器控制,系统采用高频注入法估算电机转子位置信号,根据基于高频注入永磁同步电机数学模型的研究,该系统中高频采用的是高频方波注入,减少滤波器的使用从而缓解了转子位置延迟现象,同时采用锁相环对电机转子的相位和频率跟踪来计算电机转子的估计转速,克服了估算转速脉动大的困难。利用Matlab对电机控制系统仿真,验证电机控制系统的电机转速平滑稳定,转子位置波形在0–2π有规律往返。最终实现高精度、灵活的无传感器船舶电机控制。     

基于高频方波注入的船舶电机无传感器控制研究

随着大功率交流调速技术的不断进步,船舶电力推进如今成为船舶行业的主要发展目标.为研究运行可靠稳定、灵活、高性能的船舶电机无位置传感器控制,系统采用高频注入法估算电机转子位置信号,根据基于高频注入永磁同步电机数学模型的研究,该系统中高频采用的是高频方波注入,减少滤波器的使用从而缓解了转子位置延迟现象,同时采用锁相环对电机转子的相位和频率跟踪来计算电机转子的估计转速,克服了估算转速脉动大的困难.利用Matlab对电机控制系统仿真,验证电机控制系统的电机转速平滑稳定,转子位置波形在0-2π有规律往返.最终实现高精度、灵活的无传感器船舶电机控制.     

无线传感器网络WSN在船舶动力定位系统中的应用

船舶动力定位系统是一种船舶位置与动力控制系统,能够根据海浪、海风等外界干扰条件,协调船舶的推进系统、导航系统,自动修正船舶的当前位置,保持船舶姿态和航向的稳定,确保船舶能够按照正确的航线行驶。船舶动力定位系统的关键在于正确估计船舶的当前位置,在这种情况下,传统使用的GPS、北斗等卫星定位系统精度较低,难以实现船舶灵活、快速、高精度的调整与控制动作。本文提出一种基于无线传感器网络WSN的船舶动力定位控制模型,利用传感器网络测量外界风力、风向,结合当前船舶的行驶航向,利用数学模型估计船舶的偏移量,进而进行智能的控制。通过仿真实验表明,相比于传统方法,本文提出的方法能够以较低的实现代价,实现较高的动力定位精度,具有较高的实用价值。     

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。     

改进滑模观测器在船舶电力推进PMSM无位置控制中的应用

针对船舶电力推进永磁电机中无传感器技术存在的问题,在分析电力推进船舶常用的三相永磁同步电机的数学模型的基础上,提出一种改进的变结构滑模观测器的无传感器矢量控制算法。根据观测电流与实际电流的差值重构电机的反电动势,利用开关函数和卡尔曼滤波器滤除高频干扰,从而准确估算出电机的转子位置和转速。利用MATLAB/Simulink进行仿真试验,验证该速度估计算法的正确性。     

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.     

31200t多用途船特殊轴带发电机电站管理系统设计

为了解决船舶主机在全速或者半速2种工况下都能驱动定距桨和轴带发电机,为该船配置变速齿轮箱,通过全速/半速离合器进行切换,实现2种工况都能保持轴带发电机转速恒定。介绍特殊的2档恒速主机(全速-半速)驱动定距桨和轴带发电机以及电站管理系统控制轴带发电机的原理,保证船舶电站的安全可靠性和经济性。     

PMSM无速度传感器技术在船舶推进控制系统中的应用

船舶推进控制系统具有监测船舶电机运行状态、转子信息等作用,对船舶动力推进系统有重要的意义。传统的船舶推进控制系统采用机械式传感器采集电机信息,存在误差大、时效性低和不稳定等问题,本文基于新型PMSM无速度传感器技术,设计一种先进的船舶推进电机矢量控制系统。仿真实验表明,基于无速度传感器的电机矢量控制精度高、性能稳定,具有重要的理论和实际意义。     

AFE变频器在新能源船舶中的应用

电力电子变换装置能有效解决新能源在船舶应用中的电制匹配问题,AFE变频器因其能量双向可控的特点,应用于新能源船舶的优势更加明显。本文分析了AFE变频器两种控制模式的基本原理,对比了这两种模式的特点,基于上述原理,设计了一型混合动力推进船舶,详细分析了船舶在不同运行模式下AFE的控制方式及船舶能量流动方向。     

基于UKF联邦滤波的动力定位船舶运动状态估计

针对动力定位船舶,采用基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的联邦滤波技术,利用多种位置参考系统和电罗经的测量值来实现对船舶运动状态的估计。从传感器测量原理出发,采用非线性的测量方程,实现对多种位置参考系统传感器特征的描述,利用UKF滤波方法和联邦滤波结构将动力定位船舶配备的多个冗余位置参考系统的测量数据进行有效融合,从而提高对船舶运动状态估计的精度和可靠性。仿真结果表明,采用基于UKF的联邦滤波方法可以有效实现对动力定位船舶相关运动状态的估计。     

船舶电机位置控制方法研究

传统船舶电机位置控制方法只能进行单组电机位置控制,无法实现一种位置控制方法对多组电机位置进行控制,为此提出船舶电机位置控制方法研究。构建船舶电机位置控制模型,通过分项关系构建模型主体结构,建立坐标系使用位置坐标计算,对多组电机控制坐标进行变换,对不同转速下的电机电磁场进行范围把控,保证模型位置控制精准程度;通过坐标位置计算对Clarke变换以及Park变换进行范围局限,实现多组船舶电机位置控制。实验数据表明,设计的船舶电机位置控制方法能够进行多组电机的位置控制。     

船舶轴系装配用智能支架的研究与实现

针对船舶推进轴系装配工艺中存在的安装移位速度慢、装配精度低、定位费时费力等不足,设计了一套模块化的船舶轴系装配用智能支架,并在船舶轴系装配试验台上进行了装配试验和误差分析。研究结果表明,该系统可以根据操作人员的指令,自动实现轴系空间位置和姿态的高精度控制,位置精度可达0.01 mm,角度精度可达0.01?。在选用的常用测量设备的误差范围内,可以保证装配轴系位置和姿态的高精度控制,能高效、安全地完成船舶轴系的装配,显著缩短船舶轴系的建造周期。     

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SMES的电力推进系统鲁棒控制技术

近年来,随着绿色环保政策的推进和新能源动力系统的发展,电力推进船舶的种类和数量不断增加。电力推进船舶具有较好的调速和控制能力。船舶电力推进系统的抗干扰能力和稳定性,关系到电力推进系统的动力输出特性,是电力推进船舶的开发过程中需要重点考虑的方面。本文首先介绍了非线性系统的稳定性控制原理,结合超导储能系统SMES技术,设计一种基于SMES的船舶电力推进系统鲁棒控制器,并进行了该鲁棒控制器的电力系统输出响应仿真,仿真结果表明,该鲁棒控制器能够有效提高电力推进系统的抗干扰能力。     

智能新能源船舶的概念及关键技术

绿色和智能是当前船舶技术的发展趋势。文章首先提出了智能新能源船舶的概念,并介绍了智能新能源船舶的内涵、特点和系统构成;然后,从船舶航行、动力和推进3个方面分析了智能新能源船舶的关键技术;最后,对智能新能源船舶的未来发展进行展望。研究结果可为船舶的创新研究提供技术支持,引领船舶技术转型升级的发展方向。     

新能源船舶路径跟踪自抗扰控制方法

新能源船舶运动路径控制属于欠驱动控制,传统PID控制动态性能较差,无法适应新能源船舶运动中遇到的扰动问题。本文在对新能源船舶进行运动分析的基础上,提出一种新能源船舶路径跟踪自抗扰控制器的设计方案,该路径跟踪自抗扰控制器包括舵角自抗扰控制器、扩张状态观测器和跟踪微分器等,对舵角自抗扰控制器、扩张状态观测器和跟踪微分器进行了详细设计,使用Matlab对新能源船舶自抗扰控制进行了仿真,得到了轨迹跟踪、首向角变化以及速度变化的仿真结果。仿真结果表明,设计的控制器能够对设定轨迹进行跟随,具有较好的稳定性。     

基于PLC技术的双吊舱式电力推进回转系统设计

船舶电力推进系统是船舶的关键组成部分,双吊舱式电力推进系统能够使船舶获得更好的转向性能以及更高的稳定性。PLC技术具有很高的可靠性和经济性,本文使用PLC技术对双吊舱式电力推进回转系统进行设计,对PLC技术和变频器技术原理进行分析,在此基础上设计了系统结构框图,通过变频器对交流电机进行控制,并通过光电编码器以及传感器分别获取吊舱位置和电机转速,形成系统的闭环控制,最后对PLC进行了详细设计。系统具有成本低,可靠性高等优点。