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船舶轴带无刷双馈电机控制算法研究

发布时间:2018-05-09 05:41

  本文选题:无刷双馈电机 + 船舶轴带发电 ; 参考:《华中科技大学》2015年硕士论文


【摘要】:船舶电力长期依赖于柴油发电机组发电,由于使用的轻质油价格较高,使得船舶运营成本居高不下。无刷双馈电机作为一种新型的交流电机,在水泵和风机等负载的变频节能调速系统和变速恒频的风力发电系统、水力发电系统等中有着广阔的应用前景,经过长久的发展,无刷双馈电机本体日趋成熟,逐渐达到实用化的阶段。因此利用无刷双馈电机船舶轴带发电系统取代独立的船舶柴油发电机组受到关注。本文首先分析了无刷双馈电机的工作原理,推导了其在三相静止坐标系下的数学模型。通过坐标变换,进一步推导出无刷双馈电机在转子速旋转坐标系下的数学模型,大大简化的其数学公式,本文的无刷双馈发电机仿真建模就是基于此数学模型。为了便于稳态分析,进一步推导出了无刷双馈电机的稳态等效电路。其次,详细地分析了无刷双馈电机船舶轴带独立发电系统标量控制算法的实现,并提出了一种提高系统动态响应的方法—电流前馈补偿。本文还提出了无转速传感器算法的实现。在转速传感器损坏的情况下,控制系统能自动辨识并切换至无传感器算法模式。利用MATLAB/SIMULINK的S函数对无刷双馈电机建模,并对整个独立发电系统、加入电流前馈补偿标量控制算法和无转速传感器算法分别进行了仿真分析。最后,搭建了无刷双馈电机船舶轴带独立发电系统实验平台。模拟船舶用电负载变化、锚机全压启动等各种工况,对发出电压进行了实验分析。并且分别对有无加入电流前馈补偿算法以及有传感算法和无转速传感器算法模式进行了对比实验,实验结果进一步证明了理论的正确性。
[Abstract]:Ship power generation depends on diesel generator for a long time. Because of the high price of light oil, the cost of ship operation is very high. As a new type of AC motor, brushless doubly-fed machine has a broad application prospect in variable frequency and energy-saving speed regulation system of water pump and fan, variable speed constant frequency wind power system, hydroelectricity system and so on, and has been developed for a long time. Brushless doubly-fed machine body matures gradually, and gradually reaches the practical stage. Therefore, the use of brushless doubly-fed ship shaft belt power generation system to replace independent marine diesel generator units has attracted much attention. This paper first analyzes the working principle of brushless doubly-fed machine and deduces its mathematical model in three-phase stationary coordinate system. Through coordinate transformation, the mathematical model of brushless doubly-fed machine in rotor speed rotating coordinate system is further deduced, which greatly simplifies its mathematical formula. The simulation model of brushless doubly-fed generator in this paper is based on this mathematical model. In order to facilitate steady state analysis, the steady state equivalent circuit of brushless doubly-fed machine is derived. Secondly, the implementation of scalar control algorithm for marine shaft belt independent generation system of brushless doubly-fed machine is analyzed in detail, and a method to improve the dynamic response of the system is proposed, which is current feedforward compensation. The realization of sensorless speed-free algorithm is also presented in this paper. When the speed sensor is damaged, the control system can automatically identify and switch to sensorless algorithm mode. The model of brushless doubly-fed machine is modeled by S function of MATLAB/SIMULINK. The scalar control algorithm with current feedforward compensation and the sensorless speed sensorless algorithm are simulated and analyzed respectively for the whole independent generation system. Finally, an experimental platform for independent generation system of brushless doubly-fed machine is built. In this paper, the output voltage is analyzed experimentally under various conditions such as ship electric load change and full voltage start of the anchor. The experimental results show the correctness of the theory. The current feedforward compensation algorithm, the sensor algorithm and the speed sensorless algorithm are compared with each other, and the experimental results further prove the correctness of the theory.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U665

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