原文传递
基于FPGA的水下航行器电力推进器控制研究
| 论文题名： | 基于FPGA的水下航行器电力推进器控制研究 |
| 关键词： | 水下航行器;电力推进器;矢量控制;现场可编程门列阵 |
| 摘要： | 本文是基于FPGA的水下航行器电力推进器控制研究。推进器是水下航行器运行的关键部件，推进器最主要的组成部分是电机及其相关控制器，永磁同步电机以其调速范围大、运行可靠;结构简单、体积小、功率因数高等特点，在很多场合得到应用。当前，永磁同步电机的功率等级很多，针对推进器所需要的大功率电机，永磁同步电机能够完全胜任。由于推进器工作的环境是在水下，推进器的体积不能太大且工况复杂，因此给电机的控制带来了一定的难度。本文将着重对水下航行器电力推进器的控制进行研究。 早期，航行器电力推进采用直流电动机。随着科学技术的进步，交流推进电动机逐渐应用于电力推进系统中，如电励磁同步电动机、异步电动机、永磁同步电动机等。其中永磁同步电机以其功率因数高、结构简单、体积小、效率高等优势，在电力推进系统中发挥着重要的作用。在分析永磁同步电机工作原理和控制方法的基础上，建立永磁同步电机的数学模型及其采用的控制策略，即直接转矩控制、MTPA控制和矢量控制，设计了切实可行的方案:(1)以FPGA芯片EPM570T144C5N为硬件基础，设计电力推进器的矢量控制系统，给出了坐标变换模块、CORDIC算法、数字PI模块、电流环和速度位置环等模块的具体实现方法和相应模块的IP核及仿真验证。(2)采用单片机芯片STM32F103RCT6为控制核心，设计采用矢量控制方式的永磁同步电机，硬件电路包括STM32F103RCT6最小系统、数字模拟部分电源设计、功率驱动电路、通信接口、空间矢量脉宽调制SVPWM和准谐振网络参数确定。(3)论文的创新点是电机驱动电路中的准谐振网络参数确定问题——软、硬开关进行研究，详细对比软、硬开关的两种工作方式，得出开关管平稳切换的条件和准谐振网络参数确定方法。 论文最后对电力推进器采用直接转矩控制和矢量控制进行了对比验证，电力推进采用矢量控制方式比直接转矩控制方式在调速范围上宽，加负载后矢量控制方式运行更稳定，速度精度和转矩脉动都要比直接转矩控制方式更好。在实验平台上以矢量控制方式进行实验验证，结果证明，矢量控制系统运行稳定，实际系统与仿真模型相互呼应，说明该系统具有良好的动、静态特性。 |
| 作者： | 王勇 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈庭勋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江海洋大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
