船用无刷双馈轴带发电系统控制研究

发布时间：2017-05-10 18:21

  本文关键词：船用无刷双馈轴带发电系统控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前随着化石能源的日益枯竭和环保形势的日趋严峻,节能减排是大势所趋。船用轴带发电系统能够降低柴油消耗、减少环境污染,是现在十分重要的船舶节能减排技术之一。无刷双馈电机应用在船用轴带发电系统,适用于定距桨船舶,其在普通感应电机上进行改进,使用结构经过特殊设计的转子,采用相对较小容量的变频器就能在较宽转速范围实现变速恒频发电。它没有电刷滑环,具有结构简单、运行可靠、成本低、易维护等优点。船用无刷双馈轴带发电系统是将无刷双馈电机应用到船舶轴带发电领域,具有较强的适用性和推广应用价值。本文以船用无刷双馈轴带发电控制系统为研究对象,主要研究其独立发电运行时的运行规律和控制方法。在重点分析无刷双馈电机的定转子结构、基本电磁关系、同步和异步运行原理以及变速恒频发电原理的基础上,探究了无刷双馈电机处于发电运行状态时的能量传递关系,推算和建立了多回路模型、转子速d-q模型和双同步速模型等几种无刷双馈电机主要的数学模型。本文分析了船用无刷双馈轴带发电控制系统的特点和要求,采用标量和矢量控制策略,对系统在独立发电运行状态下的调频调压问题进行了仿真研究。其中标量控制采用电压和电流双闭环调节,对比分析了采用电压源型和电流源型变频器的两种仿真模型。矢量控制采用基于双同步坐标模型的定子磁场定向控制策略,实现了无刷双馈电机定子两绕组的完全解耦。在Matlab/simulink软件上根据数学模型分别对两种控制策略进行建模仿真研究。仿真结果表明,两种控制策略都能满足船舶供电标准的主要指标,实现了变速恒频恒压发电,其中矢量控制的动态性能更加优越。最后以DSP TMS320F28335为控制核心,初步完成了船用无刷双馈轴带发电控制系统的硬件设计。
【关键词】：轴带发电 无刷双馈电机 标量控制 矢量控制 发电运行
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题背景及意义10-16
• 1.1.1 发展船用轴带发电系统的意义和必要性10-11
• 1.1.2 目前几种主要的船用轴带发电系统11-16
• 1.2 无刷双馈电机的发展过程与国内外研究现状16-19
• 1.2.1 无刷双馈电机的发展17-18
• 1.2.2 无刷双馈电机的国内外研究现状18-19
• 1.3 本文的主要研究内容19-20
• 第2章 无刷双馈电机的结构和运行原理20-37
• 2.1 无刷双馈电机的原型及发展20-22
• 2.2 无刷双馈电机的基本结构22-27
• 2.2.1 定子结构22-24
• 2.2.3 转子结构24-27
• 2.3 无刷双馈电机的运行原理27-30
• 2.3.1 异步运行27-28
• 2.3.2 同步运行28-29
• 2.3.3 变速恒频发电29-30
• 2.4 无刷双馈电机的基本电磁关系30-32
• 2.5 无刷双馈发电机的能量传递关系32-36
• 2.5.1 转差率32
• 2.5.2 功率关系32-33
• 2.5.3 功率流向分析33-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 无刷双馈电机的数学模型37-51
• 3.1 多回路数学模型37-41
• 3.1.1 电压方程37-38
• 3.1.2 磁链方程38-40
• 3.1.3 转矩方程40-41
• 3.2 转子速d-q数学模型41-45
• 3.3 双同步速数学模型45-48
• 3.4 船用无刷双馈轴带发电系统独立运行数学模型48-50
• 3.4.1 电压源型变频器模型48-50
• 3.4.2 电流源型变频器模型50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 船用无刷双馈发电系统控制策略及仿真研究51-71
• 4.1 船用轴带发电系统的特点及要求51
• 4.2 船用无刷双馈轴带发电系统的标量控制51-62
• 4.2.1 船用无刷双馈轴带发电系统的标量控制策略51-53
• 4.2.2 船用无刷双馈轴带发电系统的标量控制仿真53-62
• 4.3 船用无刷双馈轴带发电系统的矢量解耦控制62-70
• 4.3.1 船用无刷双馈轴带发电系统的矢量控制策略62-65
• 4.3.2 船用无刷双馈轴带发电系统的矢量控制仿真65-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第5章 船用无刷双馈轴带发电系统实验平台硬件设计71-78
• 5.1 实验系统构成71
• 5.2 控制系统硬件设计71-76
• 5.2.1 主电路单元72-73
• 5.2.2 核心控制电路73-74
• 5.2.3 信号采集电路74-75
• 5.2.4 保护电路75-76
• 5.3 船用无刷双馈轴带发电系统独立运行时的自励建压76-77
• 5.4 本章小结77-78
• 结论78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 研究生履历85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王凤翔，张凤阁，白山，周月华;一种异同步通用无刷交流电机的工作原理与运行特性[J];电工电能新技术;1995年04期

2 许顺隆;陈景锋;吴德烽;;基于无刷双馈发电机的船舶新型轴带发电系统[J];中国航海;2013年04期

3 姜忠山;王赛;汝晓鹏;;无刷双馈独立电源系统矢量控制的仿真研究[J];微电机;2014年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张宝发;无刷双馈风力发电机控制系统仿真研究[D];天津理工大学;2010年

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本文编号：355342