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船舶中压三电平变换器控制策略的研究
| 论文题名： | 船舶中压三电平变换器控制策略的研究 |
| 关键词： | 船舶工程;电力推进系统;双三电平变换器;控制策略 |
| 摘要： | 近年来，世界各国都大力发展船舶电力推进技术，新造的船舶中采用电力推进系统的比例越来越高。大功率的船用设备中存在无功功率损耗以及谐波污染的问题，并且日益突出。在此背景下，促使了中高压大容量双三电平变换器技术的发展并应用于船舶电力推进系统中。它具有较高的功率因数，有效减少谐波污染，双向能量传输，出色的节能效果，优异的控制性能等特点。因此广泛地应用在中高压大容量交流传动及各工业控制领域中。 本文研究的主要对象是船舶电力推进系统中的变频调速系统，该变频调速系统采用双PWM三电平变换器变频调速技术，先对构成三电平变换器的整流器和逆变器系统进行分析研究，再将两部分结合为一个整体，考虑功率流动来对其控制策略进行分析，论文工作重点如下： 1、文章中对三电平空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）算法的工作原理进行阐述，分析其实现的过程。并对影响三电平中点电位波动的原因进行分析，在算法上进行改进来控制其波动。 2、分析了主电路拓扑结构为二极管箝位型的三电平电压型整流器，以及其在整流状态和逆变状态的工作原理。利用开关函数法来描述不同坐标系下三电平整流器的数学模型。对其直接功率控制原理进行分析，引入虚拟磁链控制省去了电压传感器。采用SVPWM控制技术对控制策略中整流器开关频率进行有效固定，构成定频VF-DPC控制策略。并相应地建立MATLAB/Simulink仿真系统的模型，进行模拟仿真实验，以验证控制策略。 3、分析异步电动机物理结构模型，及其数学模型在不同坐标系下的表达方式，采用矢量控制方式使异步电动机达到直流电动机的控制效果，按转子磁场定向控制方式搭建三电平逆变器供电的异步电动机控制系统，结合SVPWM构建相应的MATLAB/Simulink仿真模型，设计了异步电动机在空间四象限运行的仿真实验。 4、以上述分析为前提，对双PWM三电平变频调速系统存在能量延时响应的问题进行分析，提出协调控制策略，采用负载功率前馈的方法来实现整流、逆变侧协调控制，以实现直流侧电容容量最小化，使异步电动机电动、再生制动工况快速、平滑的转换，提高系统的可靠性、动态响应速度，并进行相应的仿真分析。 |
| 作者： | 代建 |
| 专业： | 舰船电力推进及自动化技术 |
| 导师： | 高海波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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