船用轴带无刷双馈发电系统的实用控制技术研究

发布时间：2017-08-27 01:11

  本文关键词：船用轴带无刷双馈发电系统的实用控制技术研究

  更多相关文章： 船用轴带发电系统 无刷双馈电机 标量控制 矢量控制

【摘要】：无刷双馈电机是一种新型的交流励磁双馈电机,因为省去了电刷和滑环结构,使得其维护性和可靠性都明显提升,无刷双馈电机仅需要采用电机额定容量的1/3左右容量的控制变频器就能满足控制需求,所以相比传统异步电机,无刷双馈电机的控制系统硬件成本大幅降低。无刷双馈电机还具有变速恒频发电的特点,在类似风力发电和船舶轴带发电领域有很大的应用前景。目前限制无刷双馈电机应用的主要是各种先进的控制算法的实用性问题。本文主要研究的是无刷双馈电机单机发电控制策略在船用轴带发电系统中的应用问题。文章首先介绍了无刷双馈电机的基本原理以及能量传递关系。通过无刷双馈电机的等效电路建立了无刷双馈电机的基本数学物理模型,在此基础上利用坐标变换的方法,得到电机在不同坐标系下的数学模型,通过这些数学模型可以在Simulink中建立无刷双馈电机的仿真模型。然后分别根据采用的不同算法,建立了无刷双馈电机独立发电系统的标量控制模型和矢量解耦控制模型,并利用MATLAB/Simulink建立二者的系统控制仿真模型。其中针对矢量解耦控制分别采用了基于d-q坐标系的电压闭环矢量控制和基于M-T坐标系的电流闭环矢量控制。通过仿真对比,验证各种控制策略的控制性能,并对比优劣性。为了检验仿真中的控制策略在实际控制系统中应用的效果,建立了一套无刷双馈电机独立发电的实验平台,采用标量控制策略进行控制,在实验过程中根据实际运行中出现的问题,通过大量实验,记录并总结相关数据,建立了一套离线PI数据库,根据不同的工况选取相应的PI参数,使系统在实际工作范围内保持稳定发电。最后,根据仿真以及实验结果,综合分析应用标量控制策略在仿真和实验中的系统输出特性,采用标量控制策略可以保证无刷双馈发电系统在工况较为简单的环境中保持稳定,针对于环境变量较为单一的船舶轴带发电系统,具有较为不错的实用性。同时,实验过程中离线PI数据库的建立可以为接下来无刷双馈电机实用控制策略通用化研究打下一定的基础。
【关键词】：船用轴带发电系统 无刷双馈电机 标量控制 矢量控制
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景9
• 1.2 课题的发展研究现状9-14
• 1.2.1 船用轴带发电系统常用的机组类型以及发展趋势9-11
• 1.2.2 课题研究的意义11-12
• 1.2.3 无刷双馈电机的发展及现状12-13
• 1.2.4 无刷双馈电机控制技术的发展及现状13-14
• 1.3 课题所做的主要工作14-16
• 第二章 BDFM的原理及能量变换分析16-25
• 2.1 无刷双馈电机基本原理16-18
• 2.1.1 无刷双馈电机的结构16-17
• 2.1.2 无刷双馈电机的机电能量转换关系17-18
• 2.2 BDFM的变速恒频发电运行原理18-20
• 2.3 BDFM的能量传递分析20-25
• 2.3.1 BDFM等效电路20-21
• 2.3.2 BDFM能量传递分析21-25
• 第三章 BDFM的数学模型及控制策略25-45
• 3.1 BDFM的数学模型25-38
• 3.1.1 BDFM在三相静止坐标系下的动态数学模型25-29
• 3.1.2 BDFM在转子速d-q轴坐标系数学模型29-33
• 3.1.3 无刷双馈发电机双同步坐标系模型33-38
• 3.2 BDFM的标量控制策略38-39
• 3.3 BDFM的矢量闭环控制策略39-45
• 3.3.1 电压闭环矢量控制原理39-41
• 3.3.2 电流闭环矢量控制原理41-45
• 第四章 无刷双馈发电机仿真实验及分析45-64
• 4.1 BDFM标量控制仿真及分析45-52
• 4.2 BDFM电压闭环矢量控制仿真及分析52-59
• 4.3 BDFM电流闭环矢量控制仿真及分析59-63
• 4.4 仿真实验结果对比分析63-64
• 第五章 船用轴带无刷双馈独立发电系统实验及分析64-77
• 5.1 船用轴带无刷双馈发电系统组成64-65
• 5.2 基于贝加莱控制器的控制侧系统简介65-69
• 5.3 控制系统程序介绍69-70
• 5.4 根据实验数据做出的控制改进70-71
• 5.5 实验分析71-76
• 5.5.1 空载试验及实验分析71-73
• 5.5.2 带载实验及实验分析73-76
• 5.6 实验小结76-77
• 第六章 结论77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文83-84
• 附录184-85
• 附录285

，

本文编号：743627