船舶电力推进永磁同步电机控制系统的研究

发布时间：2017-03-25 07:03

  本文关键词：船舶电力推进永磁同步电机控制系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电力电子、微电子技术以及现代控制理论的迅速发展和交流调速技术的日益成熟,在很大程度上促进了船舶电力推进技术的发展,使其应用领域不断扩展,船舶电力推进是未来船舶的发展方向。 本文根据船舶电力推进系统的优点(机动性高、安全可靠性好以及自动化程度高等),阐述了其应用前景,而我国在该方面的研究和生产还处于初步阶段,急需开展该方面的研究。永磁同步电机(PMSM)是船舶电力推进装置中推进电机的理想选择,因此开展对PMSM控制系统的研究以及船舶电力推进系统的建模与仿真具有一定的价值和意义。 本文首先建立了PMSM的数学模型,并基于该数学模型建立了PMSM仿真模型,之后对PMSM控制方式进行了研究：先是根据PMSM矢量控制方式原理,建立了基于Simulink的PMSM矢量控制系统仿真模型,在此基础上,设计了模糊PI控制器,并进行了仿真及仿真结果分析,仿真结果表明基于模糊控制的PMSM转速超调量较小；其次根据PMSM直接转矩控制方式原理,建立了基于Simulink的PMSM直接转矩控制系统仿真模型,在该模型的基础上应用模型参考自适应(MRAS)进行转速辨识,并进行了仿真及仿真结果分析,仿真结果表明基于MRAS的PMSM无速度传感器DTC系统转速估算精度较高。最后,在PMSM控制系统建模与仿真的基础上,根据船舶电力推进系统的特点,建立了由柴油发电机模块、交-直-交变频模块、PMSM模糊矢量控制模块以及船-桨模块组成的船舶电力推进船-机-桨Simulink仿真模型,并基于某实船参数进行了仿真及仿真结果分析,仿真结果表明PMSM低速特性较好,船-桨模型仿真试验结果与实船实测结果相符。 本文所建立的仿真模型,丰富了PMSM控制策略及船舶电力推进系统的理论研究,为船舶电力推进系统控制性能的提高奠定了一定的基础。
【关键词】：船舶电力推进 PMSM 螺旋桨 仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U664.14
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.1 船舶电力推进技术研究现状及发展趋势11-12
• 1.2.2 PMSM控制方式研究现状及发展趋势12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第2章 永磁同步电机的数学模型14-24
• 2.1 坐标变换14-18
• 2.1.1 三相交流坐标系到两相静止坐标系的变换15-17
• 2.1.2 两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换17-18
• 2.2 永磁同步电机的电压方程和转矩公式18-21
• 2.2.1 永磁同步电机的电压方程18-20
• 2.2.2 永磁同步电机的转矩公式20-21
• 2.3 永磁同步电机系统运动方程21
• 2.4 永磁同步电机建模21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 永磁同步电机控制方式的研究24-68
• 3.1 基于模糊控制的PMSM矢量控制系统的研究24-45
• 3.1.1 SVPWM矢量控制基本思想24-31
• 3.1.2 模糊PI控制器设计31-35
• 3.1.3 PMSM模糊矢量控制系统软件设计35-38
• 3.1.4 基于Simulink的PMSM矢量控制系统建模与仿真38-42
• 3.1.5 基于模糊控制的PMSM矢量控制系统建模与仿真42-45
• 3.2 基于MRAS的PMSM无速度传感器DTC系统的研究45-67
• 3.2.1 PMSM直接转矩控制原理45-50
• 3.2.2 模型参考自适应理论研究及应用50-55
• 3.2.3 PMSM无速度传感器DTC系统软件设计55-56
• 3.2.4 基于Simulink的PMSM直接转矩控制系统建模与仿真56-61
• 3.2.5 基于MRAS的PMSM无速度传感器DTC系统建模与仿真61-67
• 3.3 本章小结67-68
• 第4章 船舶电力推进系统建模68-85
• 4.1 船舶电力推进系统概述68-69
• 4.1.1 电力推进装置的组成68-69
• 4.1.2 船舶电力推进装置分类及应用69
• 4.2 船舶电力系统建模69-72
• 4.2.1 柴油发电机建模69-71
• 4.2.2 船舶同步发电机及低压负载建模71-72
• 4.3 船-桨模型的建立72-84
• 4.3.1 螺旋桨水动力特性72-73
• 4.3.2 船体对螺旋桨的影响-伴流73-75
• 4.3.3 螺旋桨对船体的影响-推力减额75-76
• 4.3.4 船体阻力计算76-77
• 4.3.5 船-桨仿真模型的建立77-84
• 4.4 本章小结84-85
• 第5章 基于模糊矢量控制的船舶电力推进系统仿真85-90
• 5.1 基于Simulink的仿真模型建立85
• 5.2 仿真结果及分析85-89
• 5.2.1 仿真结果86-88
• 5.2.2 仿真结果分析88-89
• 5.3 本章小结89-90
• 结论90-92
• 参考文献92-96
• 附录 部分程序清单96-98
• 致谢98-99
• 研究生履历99

【参考文献】

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本文编号：266806