小型船舶电力推进装置系统仿真研究

发布时间：2017-10-21 03:28

  本文关键词：小型船舶电力推进装置系统仿真研究

  更多相关文章： 电力推进 矢量控制 无速度传感器 螺旋桨

【摘要】：目前电力推进因其自身所具有的优越性被国际上作为船舶推进主要的研究方向，而我国对于船舶电力推进系统方面的研究还处在刚开始阶段，，应用到现实系统中存在着许许多多的问题，因此，建立船舶电力推进系统仿真模型并对其进行分析总结，可以对船舶电力推进的研究起到一定的参考作用。 本文把异步电机矢量控制作为船舶电力推进系统主要的研究对象，在详细的总结各个系统的数学模型后，在MATLAB仿真软件中建立各个系统的仿真模型并分析仿真结果。首先，分析总结了电流滞环矢量控制系统和电压空间矢量控制系统的基本原理，在此基础上建立二者的仿真模型，由仿真结果分析在这两种控制方式下电机工作特性，结果表明电压空间矢量控制系统性能较好，尤其在电机启动时，电压空间矢量控制系统电流脉动及转矩跳变幅度较小。 其次，因无速度传感器矢量控制技术在数字控制技术方面的研究前景广阔，本文着重介绍了基于模型参考自适应的异步电机矢量控制以及基于全阶速度自适应观测的矢量控制系统的基本原理，在MATLAB仿真软件中建立两种仿真模型，并对仿真结果进行比较分析，结果表明两种控制系统都能够正常运行，全阶速度自适应观测器因其带有电流反馈环节，速度估计的精度较高。 最后，本文分析总结船舶螺旋桨的工作特性，并由此建立船舶螺旋桨仿真模型，并把螺旋桨模型与上述的四种矢量控制模型相结合，组建船舶电力推进矢量控制系统的仿真模型，通过仿真结果分析各自的工作特性，仿真结果表明，速度直接反馈的电压空间矢量控制电力推进系统性能较好。
【关键词】：电力推进 矢量控制 无速度传感器 螺旋桨
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.14
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 本课题国内、外研究现状与发展趋势13-15
• 1.2.1 国外研究现状与发展趋势13-14
• 1.2.2 国内研究现状与发展趋势14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 第2章 异步电机矢量控制系统16-24
• 2.1 异步电机数学模型的性质16-17
• 2.2 异步电机的数学模型17-18
• 2.3 坐标变换18-20
• 2.3.1 三相/两相（3/2）变换19-20
• 2.3.2 两相/两相（2s/2r）旋转变换20
• 2.4 异步电机在两相坐标下的数学模型20-21
• 2.4.1 异步电机在旋转坐标系（dq 坐标系）下的数学模型20-21
• 2.4.2 异步电机在静止坐标系（ 坐标系）下的数学模型21
• 2.5 矢量控制系统21-23
• 2.5.1 矢量控制的基本思路21-22
• 2.5.2 矢量控制的基本方程22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 电流滞环矢量控制系统和电压空间矢量控制系统仿真24-42
• 3.1 电流滞环矢量控制系统的原理及仿真24-30
• 3.1.1 电流滞环矢量控制的原理24-25
• 3.1.2 电流滞环矢量控制系统的仿真建模25-27
• 3.1.3 电流滞环矢量控制系统仿真27-28
• 3.1.4 仿真结果及其分析28-30
• 3.2 电压空间矢量控制系统的原理及仿真30-41
• 3.2.1 电压空间矢量控制系统的原理30-31
• 3.2.2 电压空间矢量 PWM 的基本原理及其仿真建模31-38
• 3.2.3 电压空间矢量控制系统仿真38
• 3.2.4 仿真结果及其分析38-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 无速度传感器异步电机矢量控制系统仿真42-57
• 4.1 基于模型参考自适应（MRAS）矢量控制系统的原理及仿真42-48
• 4.1.1 模型参考自适应法的原理42-43
• 4.1.2 基于模型参考自适应电机转速估计的原理及其建模43-45
• 4.1.3 基于模型参考自适应矢量控制系统仿真45
• 4.1.4 转速估计仿真结果45-46
• 4.1.5 系统仿真结果及其分析46-48
• 4.2 基于全阶速度自适应矢量控制系统的原理及仿真48-56
• 4.2.1 全阶状态观测器的构成48-49
• 4.2.2 转速自适应规律49-50
• 4.2.3 增益矩阵50-52
• 4.2.4 全阶速度自适应观测器的仿真模型52-53
• 4.2.5 基于全阶速度自适应矢量控制系统仿真53
• 4.2.6 转速估计仿真结果53-54
• 4.2.7 系统仿真结果及其分析54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 船舶电力推进矢量控制系统仿真57-70
• 5.1 螺旋桨的工作特性及仿真建模57-63
• 5.1.1 螺旋桨推力和扭矩57-58
• 5.1.2 螺旋桨的工作特性曲线58
• 5.1.3 螺旋桨和船体间的相互作用58-60
• 5.1.4 船舶运动的阻力特性60
• 5.1.5 船舶螺旋桨仿真建模60-61
• 5.1.6 船舶螺旋桨仿真结果分析61-63
• 5.2 船舶电力推进矢量控制系统仿真63-69
• 5.2.1 船舶电力推进电流滞环矢量及电压空间矢量控制系统仿真63-64
• 5.2.2 仿真结果及其分析64-66
• 5.2.3 基于无速度传感器的船舶电力推进矢量控制系统仿真66-67
• 5.2.4 仿真结果及其分析67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 全文总结70-71
• 本文不足及后续展望71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士期间发表的论文75-76
• 致谢76-77
• 详细摘要77-80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 YarovenkoB.A,樊印海;电力推进船舶机动特性的试验研究[J];中国修船;2000年06期

2 曹澜 ,李亚旭;电力推进战舰之三[J];船电技术;2000年01期

3 黄友朋;北约对全电力推进战舰的研究[J];船电技术;2000年05期

4 王佩春;电力推进扩大了舰船应用范围[J];船电技术;2000年06期

5 郝t;舰船电力推进[J];船电技术;2001年05期

6 陈亚昕 ,黄有朋;电力推进的好处[J];船电技术;2001年05期

7 李永鹏;船舶全电力推进及其应用前景[J];青岛远洋船员学院学报;2002年02期

8 陈新刚,冀路明,徐彬;全电力推进舰船的电力系统评估指标体系研究[J];船舶工程;2002年01期

9 冀路明,徐定海,陈新刚;发展综合全电力推进技术是现代舰船发展的客观要求[J];船舶;2002年02期

10 云峻峰,黄仁和,赵建华;现代舰船电力推进设计走向[J];舰船科学技术;2003年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张晓锋;张辉;;21世纪舰船电力推进发展趋势[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

2 汤天浩;;全电船与新能源电力推进[A];中国船舶轮机发展高峰论坛论文集[C];2010年

3 徐永法;;基于计算机网络的电力推进船舶能量管理系统[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

4 郑华耀;;现代船舶综合电力推进仿真系统研究[A];上海海事大学与波兰格丁尼亚海事大学校际合作20周年科技论文集[C];2004年

5 杨帆;崔刚;王乐;张元玮;;电力推进技术的发展及其关键技术分析[A];中国船舶与海洋工程焊接与涂装技术发展论坛论文集[C];2012年

6 李杰仁;;船舶电力推进系统的仿真研究[A];上海海事大学与波兰格丁尼亚海事大学校际合作20周年科技论文集[C];2004年

7 冯惠;张自光;;一种用于“电力推进船舶自动化电站”中的微机控制系统实现方案[A];中国航海学会船舶机电与通信导航专业委员会2002年学术年会论文集（船舶机电分册）[C];2002年

8 张云平;樊印海;;电力推进中永磁同步电动机直接转矩控制[A];现代船舶机电维修技术（2005）[C];2005年

9 何文光;;电力推进在内河应用暨亟需解决的规范问题[A];第十六届中国科协年会——分8绿色造船与安全航运论坛论文集[C];2014年

10 许晓彦;李杰仁;;电力推进船舶电能质量改善方案的探索[A];中国电工技术学会第八届学术会议论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 甘丰录;电力推进规范研究课题通过评审[N];中国船舶报;2008年

2 通讯员 沈涛;国内首艘电力推进游船首航[N];中国船舶报;2013年

3 通讯员 史慧敏;宁夏电力推进电能替代[N];中国电力报;2014年

4 姜超;国网北京电力推进营配贯通数据采录[N];国家电网报;2014年

5 记者 王俊　见习记者 郭腾腾;冀北电力推进“三站四线”工程[N];中国电力报;2014年

6 李博;国网北京电力推进岗位制度建设[N];国家电网报;2014年

7 杜长军 朱春晔;国网北京电力推进“五位一体”建设[N];国家电网报;2014年

8 记者 胡晓峰;专家热议电力推进[N];中国船舶报;2006年

9 刘峗;七一一所进军综合电力推进领域[N];中国船舶报;2009年

10 通讯员 胡荣山;体现新一代环保船技术特点[N];中国水运报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 赵敏;基于混沌理论的电力推进船舶电力负荷预测[D];大连海事大学;2008年

2 吕世家;船舶电力推进系统直流母线稳定控制及低电压穿越技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王嘉钰;全电力推进船舶短期电力负荷预测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 田玉超;舰船电力推进系统建模与仿真[D];哈尔滨工程大学;2005年

3 阮誉婷;电力推进船舶监测与控制网络[D];大连海事大学;2006年

4 宋艳琼;电力推进船舶电网谐波抑制仿真研究[D];武汉理工大学;2007年

5 梁星星;舰船交流电力推进系统理论研究及其电磁兼容性研究[D];华中科技大学;2006年

6 宋旭;电力推进在小型船舶中的实用性研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 杨森;电力推进系统选型初步方案设计[D];武汉理工大学;2012年

8 张楠;舰船电力推进监控系统选型设计软件设计[D];武汉理工大学;2012年

9 仝永臣;小型电力推进船舶推进控制策略优化研究[D];集美大学;2014年

10 段绪旭;电力推进船舶船机桨工况配合及经济性分析[D];大连海事大学;2008年

本文编号：1071024