船舶電力推進(jìn)中永磁同步電機控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、近幾十年來，隨著電力電子器件的飛速發(fā)展和大功率變頻器及交流調(diào)速技術(shù)的日趨高性能化，特別是吊艙式(POD)電力推進(jìn)裝置的出現(xiàn)和推廣應(yīng)用，船舶電力推進(jìn)以其空間配置靈活、機動性能好、推進(jìn)效率高、節(jié)能等優(yōu)點，正在成為未來船舶動力裝置的發(fā)展方向。 本文以國內(nèi)某電力推進(jìn)船舶為研究背景，首先分析了吊艙式螺旋槳的推進(jìn)力特性和扭矩特性，以及電力推進(jìn)船舶的阻力特性，并在此基礎(chǔ)上建立了螺旋槳和電力推進(jìn)船舶的運動數(shù)學(xué)模型和Simulink仿真模型，作為

2、整個系統(tǒng)的負(fù)載。在主推進(jìn)方面，考慮到永磁同步電機在大功率高性能調(diào)速方面的優(yōu)越性，本文以三相永磁同步電動機為直接研究對象，分析了其在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型及直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的基本原理和實現(xiàn)方法.本文設(shè)計了一種基于PID自校正閉環(huán)補償方法的定子磁鏈觀測器，從而有效抑制直流偏移對磁鏈觀測的影響。 為了解決傳統(tǒng)DTC控制中存在的轉(zhuǎn)矩脈動大等問題，論文中采用了三電平控制技術(shù)。論文還分析了二極管鉗位型三電平逆變器的基本工作原理以及直接轉(zhuǎn)矩控

3、制應(yīng)用于三電平逆變器調(diào)速系統(tǒng)時存在的特殊問題，針對三電平中點電壓平衡問題和電壓跳變幅值限制問題，提出了一種簡單合理的電壓矢量選擇方案，從而實現(xiàn)對中點電壓偏移和電壓跳變幅值的有效控制。 論文的最后對螺旋槳模型、船舶模型、永磁同步電動機三電平直接轉(zhuǎn)矩控制模型進(jìn)行了綜合，在Simulink開發(fā)環(huán)境下建立了基于三電平直接轉(zhuǎn)矩控制的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的仿真模型；借鑒了本校船舶自動化與仿真器研究所研制船舶大型輪機模擬器的成功經(jīng)驗，在VC++開