小型纯电动船舶永磁同步电机控制系统的优化设计

随着高能蓄电池和快速充电技术不断发展,现代电动船舶完全可以用在短途的岛际交通运输中,可以实现与电动汽车同样的性能。纯电动船舶的电力推进系统采用蓄电池取代柴油机提供动力,可以避免柴油机产生的废气和噪声对海洋环境造成的污染,极大提高推进系统效率。而影响电力推进系统效率的关键之一就是电机控制器的性能,由于永磁同步电机与其他推进电机相比,具有优越的整体性能,因此本文以永磁同步电机作为纯电动船舶的推进电机,对永磁同步电机控制系统的优化设计展开研究。     

客滚船长轴系的安装要点

<正>轴系是船舶推进系统的重要部分,船舶柴油机发出的动力由轴系进行传递,通过螺旋桨转化为向前/向后水动力,实现船舶推进航行的目的。客滚船为定点定航线装载汽车、集装箱、旅客的船舶,安全、准时是客滚船必须具备的特性,轴系安装质量的好坏直接关系到船舶动力系统可靠性、船舶航行安全以及旅客人身安全。本文以某客滚船实船为例,就长轴系拉线望光、校中安装、轴承负荷等几方面进行总结。     

螺旋桨水动力分析及其故障诊断方法研究

推进系统是船舶的动力源,一般由电机、螺旋桨和轴系组成,其中螺旋桨作为推进系统的重要组成部分,是船舶前进的重要动力源。螺旋桨在工作过程中会发生自身的磨损、变形、损坏等故障,进而对其他相关部分主机和轴系的工作产生影响。为了提高船舶航行安全性,对螺旋桨的故障诊断显得尤为重要。本文对基于CFD的船舶螺旋桨水动力性能进行分析,并对电力推进船舶螺旋桨故障进行诊断分析。     

电力推进无人船轴系冲击响应计算

针对无人船的电力推进系统建立电机-轴系动力学模型,分析电机电磁激励力对推进轴系的影响。介绍半正弦波加速度激励,研究冲击激励作用下轴系振动特性,再利用Matlab软件计算多种工况下的轴系冲击振幅,进而对无人船转速进行合理设计。结果表明,船舶在碰撞过程中,冲击能量作用在船舶的推进轴系,造成推进轴系的异常振动或损伤,撞击时船舶航速对轴系影响很大,必须合理选择轴系转速。     

冰载荷电力推进轴系扭转振动研究

以船舶混合动力推进轴系的电力推进模式为研究对象,建立轴系扭转振动数学模型,重点讨论了电力推进轴系冰载荷激励力矩和推进电机的阶次振动激励力矩对轴系扭转振动的影响。采用应变法对实际船舶推进轴系进行扭转振动测试,将推进轴系的测试值与理论计算值进行比对分析,验证了文中建立的推进轴系数学模型和应变测试方法的正确性。     

冰载荷作用下船舶电力推进装置控制策略研究

船舶在极地海域航行时,将面对恶劣的冰载荷工况,冰-桨的相互作用致使船舶推进系统产生转速降,系统同时产生较大的扭矩波动,动力推进系统的安全受到威胁。论文以某重型破冰船电力推进系统为研究对象,建立电力推进系统转速-时间仿真模型和扭振时域动态响应计算数学模型,重点研究了冰载荷激励力矩作用时电力推进系统在不同调速控制策略下的电机转速降及轴系扭矩动态响应,通过全转速分析得到不同调速控制策略下电机转速降和轴段最恶劣冰载荷扭矩幅值随初始转速的分布规律,并对推进系统在各冰载荷工况及各冰厚条件下的螺旋桨破冰性能作出了预测,结果可为冰区电力推进装置的设计及性能分析提供参考。     

轮缘推进器模型试验装置设计研究

轮缘推进是将电机集成于推进器,推进器置于船尾推动船舶航行的一种新型推进技术。轮缘推进器由于没有传统推进轴系系统,故具有安装方便、噪声小、效率高等特点。国外已将该技术运用到实际船舶中,而国内尚处在总体设计、水动力性能、集成电机等方面的初步研究阶段。为了进一步促进轮缘推进器性能研究的发展,本文提出一种轮缘推进器模型试验装置,根据实验室拖车系统自身特点,完成了该试验装置的总体设计、推进器模型设计、测试方法等方面的研究工作,为轮缘推进技术研究提供试验条件保障。     

现代船舶电力推进装置

船舶电力推进是指电机直接或间接带动螺旋桨转动,从而推动船舶航行,其工作原理简单.早在100多年前就已经在实船上使用,如1886年SIEMENS公司在"ELEKTRT”号游船上,使用了12 kW的直流蓄电池作为推进动力.20世纪30年代为电力推进的第一个发展高峰期.有代表性的船舶是1935年制造的客船"POTSDAM”号,该船使用了两台9 570 kW的交流电机作为推进动力,可见当时电力推进已具有相当的规模.后来由于柴油机技术的飞速发展和船舶逐渐大型化,而电力推进自身局限于齿轮传动,功率受到限制,从而逐渐在商船中退出使用.近十年来,由于技术的发展,使电力推进重新在商船中得以应用,随着电力推进功率的增大,其在商船中的使用越来越广泛.     

舰船动力定位系统推进器的过载保护和功率管理研究

传统的船舶动力定位系统采用柴油机作为推进动力,并配合推进吊舱,实现船舶的动态定位。随着电力技术的不断发展,电力推进技术在船舶动力定位中有了更广泛的应用,电力推进技术具有调速方便,可靠性高等优点。本文首先研究了船舶动力定位的电力推进系统原理,建立了船舶动力定位推进电机的数学模型,然后设计了船舶的功率检测电路和过载保护控制器,并基于Visual C++6. 0平台进行了舰船动力定位推进器的功率管理和保护仿真实验。     

舰船柴油机曲轴轴系多体动力学仿真

柴油主机是舰船动力推进系统中的重要组成部分,对柴油主机的曲轴轴系进行多体动力学仿真分析可以精确求解轴系的动态和静态响应,对优化船舶柴油主机的性能和结构有重要的价值。本文系统介绍多体动力学理论,建立船舶柴油机曲轴轴系的动力学分析模型,并结合有限元分析软件Ansys方法对曲轴轴系的强度进行计算和仿真分析。     

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。     

重型破冰船电网架构研究

随着我国两极探索研究开发的需求增长，PC2级以上的重型破冰船开发研制已是极地战略的重要部分，配置极大功率、具有较大冗余度的推进系统是重型破冰船的一个显著特点。文中通过分析国外常规动力重型破冰船项目，发现采用电力推进系统已成为发展趋势，其综合电力系统总容量往往超过50 MW，配置多个主推进器，推进电机输出功率可达到20 MW，配置4台以上的原动机，单机功率可能超过10 MW。上述电力系统关键器件的容量等级在现有船舶上较少使用，且缺少国产配套。基于重型破冰船需求，通过分析电网电压等级，对发电机、推进电机及变频器选型等电力系统关键选型分析，结合国产配套情况，参考国外已有项目电网架构，该文提出一型重型破冰船电网架构，以方便开展后续船舶的研制工作。     

主推进轴系校中状况分析与对策（上）

船舶推进轴系安装是船舶建造中重要的一环，轴系安装应按批准的轴系校中计算结果和对应的安装工艺进行。能否正确合理进行轴系安装，直接影响到船舶航运安全．因轴系校中不良而引起的故障时有发生，特别是近年来．大型低速柴油机轴系也出现因轴系校中不良而引起的轴系故障。     

中国船舶重工集团公司第七〇四研究所——专业的电力推进系统集成商,电力推进国家标准的制定者

正七○四研究所电力推进工程部主要从事船舶电力推进系统、变频驱动系统、新型电力能源系统及相关设备的设计、制造、集成和服务。先后完成了中压发电机组、中压配电板、推进变压器、变频器、永磁推进电机、功率管理系统、电力推进控制系统、机舱监测报警系统等一批电力推进系统关键技术的攻关,是国内具备电力推进系统整体分析计算能     

海外信息

<正>卡特彼勒柴油机电力推进为2艘中国救生艇配套卡特彼勒船舶公司宣布将为江苏大井重工有限公司正在建造的2艘救生艇提供成套推进包。卡特彼勒船舶公司将为每艘救生艇提供2套由4台功率为1500 k W的电机和软起动器驱动的MTA-523方位推进器以及8台Cat C32发电机组组成的完全相同的卡特彼勒柴油机电力推进系统。由上海佳豪船舶技术开发公司设计的这2艘     

船舶电力推进系统建模与仿真

电力推进系统是船舶的重要构成部分,为船舶航行提供动力。随着电机技术与自动化控制技术在船舶电力推进系统中的应用,通过对电力推进系统进行建模与仿真,能够对电力推进系统进行优化设计,确保电力推进系统能够适应更加复杂的航行环境,保证船舶航行的稳定性。本文介绍了电力推进系统的构成,并从发电机组、船桨系统电力和推进系统3方面论述电力推进的建模与仿真,促进船舶电力推进系统发展,提高船舶操纵性。     

中国船舶重工集团公司第七○四研究所——专业的电力推进系统集成商,电力推进国家标准的制定者

正七○四研究所电力推进工程部主要从事船舶电力推进系统、变频驱动系统、新型电力能源系统及相关设备的设计、制造、集成和服务。先后完成了中压发电机组、中压配电板、推进变压器、变频器、永磁推进电机、功率管理系统、电力推进控制系统、机舱监测报警系统等一批电力推进系统关键技术的攻关,是国内具备电力推进系统整体分析计算能力,深入掌握各组成设备运行特性,能够保证电力推进系统稳定可靠运行的少数单位之一。我们将依托雄厚的科研实力、完善的试验设施、敬业的精神以及丰富的军工技术积累为您提供可靠、优化的船舶电力推进系统解决方案。     

船舶扭振计算软件开发及关键技术研究

船舶动力系统的推进轴系是指柴油主机输出端轴承到船舶螺旋桨之间的部分,对船舶动力性能起着关键性的作用。船舶推进轴系的结构复杂,轴系的扭转和振动对各轴承和部件有不利的影响,因此,研究和降低推进轴系的扭振计算有十分重要的意义。本文建立船舶推进轴系的扭振数学模型,在此基础上系统研究推进轴系扭振运动和响应计算,并在软件Matlab平台上完成船舶扭振计算软件的设计和开发。     

船用高弹性橡胶摩擦离合器的减震性能与接合特性

一、中速柴油机装置与高弹性橡胶摩擦离合器由于柴油机燃料的间歇性燃烧,引起输出扭矩的不均匀而产生了推进装置的主要扰动力。当柴油机干扰频率和推进装置的扭转自振频率一致时,就会引起扭转共振,使轴系及传动设备产生巨大的附加应力。柴油机的自振频率通常是比较高的。但装在船上,加上飞轮、减速齿轮箱、轴系和螺旋桨后,自振频率要下降。船舶主机使用转速范围比较宽,产生主临界共振转速的机会就比较多。对于中速柴油机装置,转速范围在中档(n=350～750转/分),又带有对变动扭矩比较     

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。