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基于前馈补偿的船舶永磁同步推进电机电流预测控制研究
| 论文题名： | 基于前馈补偿的船舶永磁同步推进电机电流预测控制研究 |
| 关键词： | 船舶推进系统;永磁同步电机;模型预测;电流参数;控制性能 |
| 摘要： | 由于当代电力电子技术的发展及大功率交流电机变频调速技术的日益成熟，船舶电力推进系统已成为船舶推进系统重要的研究内容。同时，永磁同步电机(PMSM)因其诸多优点而成为船舶电力推进电机的重要配置。随着推进系统对推进电机控制性能要求的日益提升，传统矢量控制系统中采用的基于PI的控制方法已难以满足这种要求。 模型预测控制(MPC)考虑了控制量对系统未来状态的影响，能够达到更优良的控制性能。尽管MPC已经在过程控制领域取得了普遍的成功应用，但是目前应用到PMSM的研究成果还不够充分。船舶推进PMSM的电流预测控制研究能够有效提高PMSM的控制性能，具有重要的工程价值。因而，本文对MPC算法应用到PMSM电流控制进行了研究，主要研究内容有: 1.分析了船舶永磁同步推进电机结构及数学模型，并在研究螺旋桨负载特性和船舶运动模型的基础上，根据矢量控制、坐标变换和空间电压矢量脉宽调制技术，建立以船桨为负载的船舶永磁同步推进电机控制系统仿真模型; 2.通过分析模型预测控制的基本原理和特点，利用电压解耦方法设计了永磁同步推进电机的电流预测控制器;针对PMSM参数摄动和未建模动态的不确定性，设计了扰动观测器来估计扰动电压，通过电压前馈补偿抵消扰动电压，实现更精确的电流控制，通过仿真进行了验证; 3.通过设计一种基于饱和函数的离散滑模控制器和扰动观测器，实现推进电机转速的调节和外界扰动的估计，进而实现了负载转矩电流前馈补偿，提高了船舶电力推进系统的抗风浪流扰动性能。 本文提出的基于扰动电压前馈补偿和负载电流前馈补偿的电流预测控制方法，进一步提高了电流控制的精度，理论分析和仿真实验验证了该方法在船舶永磁推进电机控制系统中的有效性和可行性。 |
| 作者： | 张勇 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 王宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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