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船舶电力推进系统不同海况下控制策略的研究
| 论文题名： | 船舶电力推进系统不同海况下控制策略的研究 |
| 关键词： | 船舶电力推进系统;开关切换控制;动态响应;鲁棒性 |
| 摘要： | 船舶电力推进系统具有经济性能好、易操纵、安全系数高等特点，主要由推进电机和螺旋桨负载两部分组成。永磁同步电动机的磁通密度高，动态性能好，所以通常采用永磁同步电动机作为推进电机。本文以电力推进的船舶为研究对象，对不同海况下的船舶电力推进系统控制策略进行研究。船舶运行是一个复杂连续的过程，本论文对不同海况下的船舶电力推进系统采用不同控制策略，最终使船舶在不同海况下平稳运行。 首先，对船舶电力推进系统各模块进行仿真模型的建立，然后对螺旋桨特性进行分析，包括船桨相互作用、桨的敞水特性、进速比等，最后分析船舶运行的阻力以及船舶推进效率的问题。由于船舶运动是一个动态过程，本论文分别对轴、永磁同步电机、螺旋桨进行动态模型的建立，为不同海况控制策略的研究做准备。 其次，针对平静海况下的船舶运动，采用了转速控制策略，永磁同步电机采用直接转矩控制策略。平静海况是指海面平静，螺旋桨全部浸没在海水里，桨叶之间无通风存在。此海况的控制目标是使螺旋桨最终输出的转速与给定的转速相等。直接转矩控制具有较高的动态响应，通过仿真结果的分析，验证了转速控制的实用性。 再次，针对恶劣海况下的船舶运动，采用了一种类似于汽车ABS系统的抗过旋控制方法。恶劣海况是指海面存在浪、流和涌等恶劣条件，此时桨叶之间存在通风，会造成一定的推力转矩损失，因此船舶运动系统不稳定。为了降低转速和过大的推力转矩损失，引入了抗过旋控制策略。抗过旋控制包括负载转矩监测、损失估算以及通风检测部分，分别对它们进行数学模型的建立，最后进行仿真结果的分析，验证了控制策略的可行性。 最后，研究了不同海况下的切换控制策略。本文采用了一种开关切换控制方法，使船舶在不同海况之间平稳切换。先对切换控制运行原理进行分析，再对切换器进行模型的建立，从而解决了不同海况之间的平稳切换问题。通过对仿真结果分析，表明切换控制策略的鲁棒性好，控制效果稳定。 |
| 作者： | 汪桐萱 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 曲延滨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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