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。     

永磁同步电机IF控制策略转矩匹配特性研究

IF控制策略是永磁同步电机的一种无位置传感器开环控制策略,IF控制策略的电流幅值影响电机的转矩匹配和抗扰动能力。电机转速宽范围变化时,传统的恒流频比控制方式不能很好地实现转矩匹配。针对这一问题,提出了根据电机负载转矩曲线设置IF控制电流幅值的控制方式,从而保持IF控制中转矩角不变,实现电机的转矩匹配,维持推进电机的抗负载扰动能力。在永磁同步电机实验平台上,对本文所提的IF控制方式进行了实验验证。     

舰船燃机发电模块控制策略研究

本项研究是建立在燃气轮机作为原动机用于全电力推进系统的基础上展开的,燃气轮机作为原动机用于全电力推进系统时,负载是发电机组,采用定转速运行方式。在发电机突然甩负荷的情况发生时,动力涡轮突然空载,如果不采取措施降低动力涡轮转速,燃机必然会超速保护停机。因此对燃油系统进行了改进,并在燃油试验台上进行了性能试验。制定了采用高速数字燃油控制器与高压压气机后加放气阀的控制方案,并对高速数字燃油控制器与突变负荷的控制策略进行了研究,结合燃机数学模型仿真计算进行验证。     

感应电机最大效率优化控制研究

在分析感应电机最大效率控制策略的基础上,提出了一种以定子电流励磁分量为控制变量,采用混合搜索模型来获得系统的最大效率运行点的方法.即系统进入稳态时,采用效率优化控制策略,通过电机损耗模型离线计算励磁电流设定值的下限,采用黄金分割法在已经缩小的范围内进行最佳励磁电流值搜索;而在负载或速度指令突然变化的动态过程中,励磁电流恢复到额定值.最后,以MATLAB对系统进行了仿真,并以数字信号处理器TMS320LF2407A为控制电路核心进行了实验研究.仿真和实验结果表明,该控制策略能够使矢量控制变频驱动感应电机运行效率明显提高,降低了电机损耗,并具有良好的动态响应性能.     

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。     

改进直接转矩控制技术的舰船电力推进系统

传统舰船电力推进系统,使用整流器转换交流电压时,易形成高次谐波,影响系统直流母线,导致发电机转速响应时间较长。为此,提出改进直接转矩控制技术的舰船电力推进系统设计。硬件设计方面,采用MVDC配电方式,设计系统组成结构,并对同步发电机进行优化,将其结构分为转子和定子两部分;软件设计方面,建立电机空间矢量模型、以及电压空间矢量的静止坐标系,计算直接转矩方程,得到电磁转矩控制参数,进而输出稳定电压。实验结果表明,设计系统相比传统系统,缩短了发电机转速响应时间,有效抑制了转距脉动,能够充分保证系统运行稳定性。     

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.     

船舶永磁同步推进电机的优化I/f起动控制方法

为解决高转矩与高转动惯量的船舶推进电机在开环I/f控制中转速和转矩波动大、电机易失步、效率低的问题,提出一种I/f控制改进方法。通过建立转矩角观测器,调节给定电流矢量的幅值,使其跟随负载转矩变化,提高系统鲁棒性。同时,将电机运行状态推进至接近最大转矩电流比状态,提高电机的运行效率;通过瞬时有功功率调节电流矢量的角速度,降低电磁转矩波动,加快电机的转速收敛过程。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真实验,实验结果表明该方法可以显著提高推进电机运行效率和稳定性。     

基于舰艇电力推进系统的永磁同步电机控制策略研究

永磁同步电动机由于其优良的性能成为电力推进舰艇电机的最佳选择,为提高传统永磁同步电动机矢量控制策略中电磁转矩、电流、转速响应性能以适应复杂多变的海上工况,提出了一种具有复合转矩环的永磁同步电动机嵌模糊矢量控制策略,引入前馈复合转矩环提高系统抗负载扰动能力,采用嵌模糊控制取代传统PI速度控制增强系统鲁棒性和自适应性.利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型进行针对不同优化程度的对比实验,验证了该控制策略的可行性和优越性.     

基于模糊滑模速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统研究

基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统广泛应用于推进电机的转速调节,但是在推进负载受到外部扰动时,系统的动态响应速度和稳定性仍然不够理想。本文提出一种基于模糊滑模速度调节器的新型船舶推进电机矢量控制系统,并在Matlab/Simulink中建立了模糊滑模速度调节器以及整个矢量控制系统的仿真模型。仿真结果表明,和基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统相比,采用该控制系统的异步电机在电机转速调节时拥有更快的响应速度和更小的超调量,并且对负载的转矩波动具有较强的鲁棒性。     

基于RBF神经网络的感应电机优化控制研究

在对磁链定向下感应电机损耗模型进行了详细的分析基础上,针对电机转矩和转速与最优励磁电流存在严重的非线性关系,文中提出一种径向基神经网络控制方法并建立电机效率优化控制模型,对电机进行最大效率优化控制。仿真结果表明该系统运行效率明显提高,降低了电机损耗。     

船舶轴带双馈发电机独立运行特性仿真研究

介绍了船舶轴带双馈发电机的数学模型和控制方法,研究了其与PPU配合应用时,船舶轴带双馈发电机独立运行的控制策略,在Matlab/Simulink环境下,搭建了船舶轴带双馈发电机独立运行的系统模型,对轴带双馈发电系统的控制特性进了仿真和分析.仿真结果表明：在独立运行时,船舶轴带双馈发电机具有很好的电压跟随性和频率稳定性,当转速变化和负载变化时系统具有良好的动态特性和静态特性.     

电力推进船舶开关磁阻电机交错控制策略研究

由于电力推进船舶开关磁阻电机(SwitchedReluctanceMotor,SRM)运行工况和负载实时变化,传统三段式调速很难通过试凑法来确定切换时刻的转速和开通角、关断角,如果选择不当将造成切换时刻转速或者转矩的波动,引起系统的不稳定。针对此问题,本文对传统三段式调速策略进行了优化,提出一种交错控制策略。最后在实验验证了该控制策略的有效性,改善了控制性能,提高了系统的稳定性。     

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.     

三相感应电机矢量控制系统滞环控制和SVPWM的对比研究

以三相绕线型感应电机为研究对象,建立了在MT坐标系下三相感应电机的数学模型,采用定子磁链定向控制策略,实现对定子励磁电流和转矩电流的解耦控制。在Matlab中搭建了三相感应电机矢量控制系统仿真模型,并对滞环控制和SVPWM两种控制手段做了对比研究,提出一种两者相结合的控制策略。     

船用三相异步电机转速分段PI控制的仿真研究

基于同步旋转坐标系对船用三相异步电机数学模型进行分析,研究其转子磁链定向矢量控制策略,为实现快速响应、提高系统动静态性能,在传统转速转矩双闭环PI控制基础上提出了外环转速分段PI控制新方法。建立Matlab仿真模型,对比分析转速分段PI控制与传统转速单参数PI控制在电机性能控制的差异性,仿真结果表明了所建电机控制模型的准确性,提出的分段PI控制新方法具有更好的控制精度及动静态调速性能,能够适应船舶各种复杂的运行条件,可增强系统鲁棒性。     

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。     

基于MPTC的船舶推进电机新型SMO

电力推进船舶是未来绿色船舶的重要发展方向。针对传统滑模观测器(SMO)应用在推进电机上的两个主要不足，在模型预测转矩控制策略(MPTC)的基础上提出一种新型SMO方案。针对传统SMO存在的抖振问题，利用Sigmoid函数代替sign函数对推进电机等效反电动势进行估计予以抑制，此外利用变截止频率低通滤波器以及锁相环技术消除传统SMO中低通滤波效应引起的相位延迟的同时提高转子转速和位置信息的观测精度。基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了新型SMO具有更好的动、静态性能。     

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。