船舶電力推進(jìn)DTC低速性能研究.pdf

1、隨著船舶推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,全電力推進(jìn)船舶將成為主流方式。直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)技術(shù)作為一種新型的交流調(diào)速系統(tǒng),能夠滿足船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)對于主推進(jìn)電機動態(tài)性能的要求。船舶電力推進(jìn)以低速大容量、大轉(zhuǎn)矩、大慣性作為主要的特點。而絕大多數(shù)船舶運行的環(huán)境都是在電機轉(zhuǎn)速的低速區(qū)域,因此對船舶電力推進(jìn)DTC系統(tǒng)在低速環(huán)境下的研究具有相當(dāng)大的實用價值。
　　本文以異步電機作為主推進(jìn)電機,首先分析了異步電機和電壓型逆變器的數(shù)學(xué)模型和DTC的基本原理;

2、其次,在MATLAB/Simulink中對傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)與船舶電力推進(jìn)傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真,并具體分析了系統(tǒng)在低速時的性能,指出了對傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)低速性能有影響的主要因素。針對低速時磁鏈觀測的精度不高,定子電阻變化導(dǎo)致磁鏈的軌跡內(nèi)陷畸變的問題,研究了一種簡單的定子電阻補償器和模糊定子電阻辨識器對定子電阻進(jìn)行補償。仿真結(jié)果表明模糊定子電阻辨識對磁鏈觀測的精度最高,補償器的次之,傳統(tǒng)電壓電流(U-I)模型的最差,前兩者也沒有出現(xiàn)傳統(tǒng)

3、電壓電流模型那樣的磁鏈軌跡內(nèi)陷畸變。模糊定子電阻辨識DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動也比傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)的小,對傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)的性能有一定程度的改善。針對模糊-DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動仍然比較大的問題,本文研究了基于空間矢量脈寬調(diào)劑(SVPWM)技術(shù)與模糊定子電阻結(jié)合的DTC系統(tǒng),仿真結(jié)果表明模糊-SVPWM-DTC系統(tǒng)的性能得到了全面的改善,尤其是低速性能。最后,將模糊-SVPWM-DTC系統(tǒng)與船舶船槳模型結(jié)合構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的電力推進(jìn)系統(tǒng),并進(jìn)行了仿真,與

4、船舶電力推進(jìn)傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)進(jìn)行對比,驗證了改進(jìn)后的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的正確有效性。
　　為了滿足船舶電力推進(jìn)對高壓大容量的要求,本文研究了基于二極管鉗位型三電平逆變器的DTC系統(tǒng)。為解決三電平DTC系統(tǒng)中面臨的電壓矢量的選擇問題與中點電位的控制問題,本文研究了基于雙PI調(diào)節(jié)的三電平SVPWM-DTC系統(tǒng),這種結(jié)構(gòu)不但能將電壓矢量選擇與中點電位控制區(qū)分開來分別設(shè)計控制器,并能很好的抑制轉(zhuǎn)矩脈動,具有良好的動態(tài)性能?；陔pPI調(diào)節(jié)的三電