船用轴带无刷双馈发电机优化设计与控制研究
本文关键词:船用轴带无刷双馈发电机优化设计与控制研究 出处:《大连海事大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:航运业的低迷、环保意识的提高和高额的运营成本使得节能减排技术日益受到各大航运企业的重视,船舶轴带发电机利用主机的富余功率进行发电有效地提高了船舶电站的经济性。当前的船舶轴带发电系统存在变频器容量大、造价高、动态响应慢和可靠性低等缺点。无刷双馈电机采用一个特殊结构的转子,配备一个小容量的变频器即可在较宽的转速范围内实现恒频恒压发电。无刷双馈发电系统具有可靠性高、成本低等特点,在船舶发电领域将具有良好的发展前景。本文在论述船舶轴带发电机与无刷双馈电机的发展历程、国内外研究现状和无刷双馈电机用作船舶轴带发电机所具有的优势和意义的基础上分析了无刷双馈电机的运行原理和特殊转子结构的磁场调制理论,介绍了无刷双馈电机的结构特点,定子上存在功率绕组和控制绕组两套绕组,转子有嵌套笼型转子结构、凸极磁阻转子、径向叠片磁阻转子结构和绕线转子结构等多种转子结构,具有异步运行、同步运行、双馈调速运行和发电运行等多种运行方式。针对无刷双馈电机结构尺寸问题,采用经验公式进行计算,并对转子结构进行选择,确定将径向叠片磁阻转子作为研究对象。利用有限元软件Ansoft Maxwell对径向叠片磁阻转子参数进行优化研究,主要包括极弧系数、导磁层数目、导磁层宽度和导磁层与转子轴心的距离等,得出了最优的转子结构参数,并对无刷双馈电机的电感参数进行计算。根据无刷双馈电机的数学模型,利用Matlab/simulink软件搭建船用轴带无刷双馈发电机的标量控制模型进行仿真分析,验证了船用轴带无刷双馈电机标量控制策略合理可行。
[Abstract]:Due to the downturn of shipping industry, the improvement of environmental awareness and the high operating cost, energy saving and emission reduction technology has been paid more and more attention by major shipping enterprises. Marine shaft generator can effectively improve the economy of ship power station by using the spare power of the main engine. The current marine shaft belt power generation system has large inverter capacity and high cost. The dynamic response is slow and the reliability is low. The brushless doubly-fed machine adopts a special structure rotor. Equipped with a small capacity frequency converter can achieve constant frequency constant voltage power generation in a wide range of rotational speed. The brushless doubly-fed power generation system has the characteristics of high reliability and low cost. There will be a good prospect in the field of ship power generation. This paper discusses the development of marine shaft generator and brushless doubly-fed machine. On the basis of the research status at home and abroad and the advantages and significance of brushless doubly-fed machine used as marine shaft generator, the operating principle of brushless doubly-fed machine and the theory of magnetic field modulation of special rotor structure are analyzed. This paper introduces the structural characteristics of brushless doubly-fed machine. There are two sets of windings on the stator, power winding and control winding, nested cage rotor structure and salient pole magnetoresistive rotor. Radial laminated magnetoresistive rotor structure and winding rotor structure and other rotor structures, with asynchronous operation, synchronous operation. Aiming at the structural dimension of brushless doubly-fed machine, the empirical formula is used to calculate and select the rotor structure. The radial laminated magnetoresistive rotor is chosen as the research object. The parameters of the radial laminated magnetoresistive rotor are optimized by the finite element software Ansoft Maxwell, including the polar arc coefficient. The optimal rotor structure parameters are obtained, such as the number of magnetic conductors, the width of magnetic conductors and the distance between the magnetic conductors and the rotor axis, and the inductance parameters of brushless doubly-fed machines are calculated. According to the mathematical model of brushless doubly-fed machines. The scalar control model of marine shaft brushless doubly-fed generator is built by using Matlab/simulink software. The simulation results show that the scalar control strategy of marine shaft brushless doubly-fed generator is reasonable and feasible.
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U665.11
【参考文献】
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,本文编号:1412581
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