船舶电力推进建模及仿真研究

发布时间：2017-05-02 22:02

  本文关键词：船舶电力推进建模及仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电力推进以其诸多的优越性已成为船舶推进方式的发展方向,由于目前船舶电力推进系统的研究在国内仍处于起步阶段,在实际应用中还存在着很多的问题,因此针对船舶电力推进系统进行建模与仿真研究,不仅是一项创新性的工作,而且能对船舶电力推进的技术应用起到一定的借鉴作用。本课题就是在武汉理工大学“电力推进系统仿真实验室”项目资助下,对船舶电力推进系统进行了软件仿真方面的初步研究。 本课题是以矢量控制的异步电动机作为船舶推进电机的电力推进系统为研究对象,在归纳、总结系统数学模型的基础上,应用Saber仿真软件对系统进行了仿真分析,主要工作可以分为系统建模和仿真分析两个方面。首先归纳总结了电流滞环型矢量控制系统和电压空间矢量控制系统的数学模型。接着对空间电压矢量控制逆变器的原理、算法、仿真步骤进行了详细的分析和介绍,在Saber环境下建立了相应的仿真模型。通过改变转速和负载信号的设定分析比较所建仿真模型的动、静态性能,分析比较了两种矢量控制方式的特点。然后在Saber环境下建立了原动机、发电机、变压器、螺旋桨负载的简化仿真模型,通过对电力推进船舶电力系统的建模及仿真,分析了电压空间矢量控制系统在螺旋桨自由航行负载和反转负载时的动态特性,得出了一些有益的结论。 虽然某些子系统仿真模型在建模时进行了一定的简化处理,但仿真分析的结果表明整个电力推进系统仿真模型有较高的精度,能较好的模拟实际系统的工作状态,其结果可以作为电力推进实验室的小比例实物仿真研究的前期探索。
【关键词】：船舶电力推进 系统建模与仿真 矢量控制 Saber仿真软件
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U664.14
【目录】：

• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题选题背景及意义8-9
• 1.2 课题研究国内外发展动态9-16
• 1.2.1 电力推进国内外发展动态9-11
• 1.2.2 交流电气传动技术的发展11-16
• 1.3 课题研究工作及论文主要内容16-17
• 1.3.1 课题主要研究工作16
• 1.3.2 论文主要内容16-17
• 第2章 三相异步电机数学模型及Saber仿真软件简介17-29
• 2.1 A、B、C系统的磁链、电压和转矩的方程式17-21
• 2.1.1 磁链方程17-19
• 2.1.2 电压方程19-20
• 2.1.3 转矩方程20-21
• 2.2 坐标变换和变换矩阵21-22
• 2.2.1 三相／二相静止变换21-22
• 2.2.2 二相／二相旋转变换22
• 2.3 α、β、o系统及d、q、o系统中异步电机的数学模型22-25
• 2.3.1 α、β、o系统中的异步电机数学模型22-23
• 2.3.2 d、q、o系统中的异步电机数学模型23-25
• 2.4 转子磁场定向的矢量控制系统数学模型25-26
• 2.5 仿真软件Saber简介26-29
• 2.5.1 软件组成27
• 2.5.2 软件特点27-28
• 2.5.3 Saber分析功能28-29
• 第3章 电流滞环型PWM矢量控制系统29-36
• 3.1 电流滞环控制系统的原理及框图29-30
• 3.2 系统中的主要单元及在Saber中的实现30-32
• 3.2.1 坐标变换的仿真模型30-31
• 3.2.2 转子磁链观测器的仿真模型31
• 3.2.3 电流滞环控制模块31-32
• 3.2.4 速度控制模块32
• 3.3 电流滞环型矢量控制系统仿真及结果分析32-36
• 第4章 空间电压矢量控制变频调速系统36-57
• 4.1 空间电压矢量控制调速系统的原理及框图36-37
• 4.2 系统控制环的设计37-45
• 4.2.1 磁通闭环PI调节器参数设计原理37-40
• 4.2.2 转矩闭环PI调节器参数设计原理40-42
• 4.2.3 转速闭环PI调节器参数设计原理42-45
• 4.3 电压空间矢量脉宽调制原理45-48
• 4.4 电压空间矢量脉宽调制的控制算法及仿真模型48-54
• 4.4.1 扇区N的判断模型48-49
• 4.4.2 计算公用值X、Y、Z和T1、T2的模型49-54
• 4.5 电压空间矢量控制系统的仿真及结果波形分析54-57
• 第5章 船舶电力推进系统建模与仿真57-66
• 5.1 船舶电力推进系统建模57-61
• 5.1.1 柴油机模块动力学模型57-58
• 5.1.2 三相同步发电机模块模型58-59
• 5.1.3 螺旋桨模型59-61
• 5.2 船舶电力推进系统仿真分析61-66
• 第6章 结论与展望66-68
• 6.1 全文总结66
• 6.2 本文不足和下一步工作展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间发表论文72

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张辉;;基于FFT的电力推进船舶电能检测算法[J];计算机与现代化;2012年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 罗成汉;船舶电力推进模拟平台的研究[D];武汉理工大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 宋春楠;船舶电力推进系统中螺旋桨负载模拟的研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

2 徐东昊;潜器全方位推进器主轴控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

3 罗列英;利用超级电容的起重机械新型混合动力系统研究[D];武汉理工大学;2007年

4 张勇军;小比例船舶电力推进实验装置的仿真研究[D];武汉理工大学;2007年

5 喻林;小型电力推进船舶PMSM控制系统的研究与设计[D];大连海事大学;2008年

6 任俊杰;船用永磁同步电动机推进系统建模与仿真研究[D];大连海事大学;2010年

7 李豪举;电力推进船舶电能质量分析[D];江苏科技大学;2010年

8 郭昊昊;基于电机互馈平台的船舶推进电机控制研究[D];大连海事大学;2012年

9 徐立;动力定位船推进系统的故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

10 夏俊明;动力定位船推进器过载保护及其功率管理研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

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本文编号：341739