小型船舶电力推进系统的研究与仿真

发布时间：2017-08-04 20:13

  本文关键词：小型船舶电力推进系统的研究与仿真

  更多相关文章： 电力推进 船桨模型 减速器 异步电动机 建模仿真

【摘要】：船舶电力推进系统具有许多传统推进系统不可比拟的优势,是国内外船舶制造行业研究的热门。开展船舶电力推进系统的建模和仿真研究,对于船舶电力推进系统的设计和使用具有极其重要的意义。本文主要针对小型电力推进船舶,重点研究电力推进控制策略以及其负载特性。根据小型船舶特点,首先分析电力推进系统的负载一螺旋桨。研究螺旋桨敞水特征,阻力特性,并由此建立船桨数学模型和基于MATLAB/Simulink的仿真模型；根据小型船舶电力推进的特点,提出在推进电动机和螺旋桨之间加入减速器的设想,并建立起与船桨模型相结合的减速器模型。通过仿真分析在给定螺旋桨转速下,船舶的速度、所受推力以及螺旋桨的扭矩,仿真结果验证了模型建立的正确性和可行性。然后深入分析和研究异步电动机的在不同坐标系下的动态数学模型,并在MATLAB/Simulink中自行搭建其按转子磁链定向的仿真模块；并且对异步电动机矢量控制方式进行深入研究,对异步电动机在的空载启动和加载的情况下分别进行了讨论分析,验证了矢量控制运用于主推进电动机是可行性的。最后整合所建立的船桨模型、减速器模型、异步电动机模型以及矢量控制模型,建立小型船舶电力推进系统仿真模型,基于某实船对系统在分级起动、分级倒车和紧急刹车的工况下进行了仿真研究。仿真结果表明异步电动机在矢量控制下的性能较优,尤其是开始运行时,电流的脉动和转矩波动的幅度很小,在控制推进电动机转速稳定的情况下,加入减速器的电力推进系统运行稳点,并且船舶运动状态表现良好。
【关键词】：电力推进 船桨模型 减速器 异步电动机 建模仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 电力推进船舶的国内外研究现状11-12
• 1.2.2 电力推进控制系统的国内外研究现状12-14
• 第2章 螺旋桨敞水特性及船桨模型14-38
• 2.1 螺旋桨敞水特性14-18
• 2.1.1 螺旋桨的推力特性14-16
• 2.1.2 螺旋桨的扭矩特征16-18
• 2.2 船桨相互作用18-20
• 2.2.1 船体对桨的影响18-19
• 2.2.2 桨对船体的影响19-20
• 2.3 船舶阻力特性20-21
• 2.4 螺旋桨模型的修正21-22
• 2.5 减速器22-27
• 2.5.1 传动轴模型24
• 2.5.2 减速装置模型24-25
• 2.5.3 减速器的仿真25-27
• 2.6 船桨模型27-37
• 2.6.1 数学模型的建立27-28
• 2.6.2 基于MATLAB/Simulink仿真模型的建立28-35
• 2.6.3 仿真结果及分析35-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 异步电动机动态数学模型的建立38-57
• 3.1 异步电动机动态数学模型的性质38
• 3.2 异步电动机的坐标变换38-41
• 3.2.1 三相静止坐标系到两相静止坐标系变换(3s/2s变换)38-40
• 3.2.2 两相静止坐标系到两相旋转坐标系变换(2s/2r变换)40-41
• 3.3 异步电机的动态数学模型41-52
• 3.3.1 三相静止坐标系上异步电动机的数学模型41-45
• 3.3.2 在静止两相正交坐标系上的异步电动机数学模型45-47
• 3.3.3 在旋转坐标系上异步电动机的数学模型47-48
• 3.3.4 在旋转坐标系上异步电动机的状态方程48-50
• 3.3.5 按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系上异步电动机的数学模型50-52
• 3.4 基于转子磁链定向异步电动机仿真52-56
• 3.4.1 坐标变换模块52-53
• 3.4.2 mt坐标系下异步电机仿真模型53-54
• 3.4.3 仿真结果和分析54-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第4章 异步电动机矢量控制方式的研究57-69
• 4.1 按转子磁链定向矢量控制的实现57-58
• 4.2 SVPWM技术的在异步电动机矢量控制中的运用58-64
• 4.3 异步电机矢量控制系统建模与仿真64-68
• 4.3.1 SVPWM控制模块仿真模型的建立64-66
• 4.3.2 异步电机矢量控制系统仿真结果与分析66-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 小型船舶电力推进系统的仿真69-74
• 5.1 仿真模型的建立69-70
• 5.2 仿真结果和分析70-73
• 5.2.1 分级起动70-71
• 5.2.2 分级倒车71-72
• 5.2.3 紧急刹车72-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第6章 结论74-75
• 参考文献75-78
• 攻读学位期间公开发表论文78-79
• 致谢79-80
• 作者简介80

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本文编号：621471