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船舶轴带双馈异步发电机控制技术研究
| 论文题名： | 船舶轴带双馈异步发电机控制技术研究 |
| 关键词： | 船舶轴带双馈异步发电机;动态面控制;滑模控制;稳定性分析 |
| 摘要： | 面对持续上涨的石油价格和日趋严苛的环保法规，世界各大航运企业愈加重视船舶的节能减排。近年来，轴带发电系统在远洋及内河船上得到了广泛应用。轴带发电系统可以利用船舶主机的储备功率发电，达到节省燃油费用，减少废气排放的目的。双馈异步发电机具有可实现变速恒频运行、所需变换器容量小、功率调节灵活等优点，其在船舶轴带发电领域有着十分良好的应用前景。本文对船舶轴带双馈异步发电机网侧和转子侧变换器控制技术进行了研究，论文的主要研究内容如下： 首先，针对船舶轴带双馈异步发电机网侧变换器提出了一种神经网络动态面控制方法，采用神经网络逼近模型不确定项，克服了控制器设计对线路电阻、负载等效电阻阻值的依赖，采用跟踪微分器估计虚拟控制律的导数，避免了对虚拟控制律进行解析求导，降低了控制器设计的复杂性，该方法负载适应能力强，可以准确地调节直流母线电压，实现网侧变换器单位功率因数运行。为了进一步改善网侧变换器的控制性能，提出了一种预估器神经网络动态面控制方法，采用预估器的跟踪误差更新神经网络权重向量，减小了初始时刻神经网络输出的峰值，扩大了自适应增益的选取范围，该方法可以有效抑制直流母线电压的超调，缩短直流母线电压的调节时间。应用Lyapunov稳定性理论分析证明了闭环控制系统的稳定性，通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性和可行性。 随后，针对船舶轴带双馈异步发电机并网运行提出了一种神经网络积分滑模转子电流控制方法，采用神经网络逼近滑模控制律中的等效控制项，避免了控制器设计对电机参数的依赖，该方法对转速变化具有强鲁棒性，可以快速、准确地调节转子电流，实现双馈异步发电机的同步并网和定子输出有功、无功功率解耦控制。应用Lyapunov稳定性理论分析证明了闭环控制系统的稳定性，通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性和可行性。 最后，针对船舶轴带双馈异步发电机独立运行提出了一种神经网络积分滑模定子电压直接控制方法，通过转子电压直接控制定子电压，无需转子电流控制环节，控制器结构得到简化的同时，提高了定子电压的响应速度，该方法对负载和转速变化具有强鲁棒性，可以保持定子电压幅值和频率的稳定，实现双馈异步发电机的变速恒频稳压运行。应用Lyapunov稳定性理论分析证明了闭环控制系统的稳定性，通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性和可行性。 |
| 作者： | 刁亮 |
| 专业： | 船舶电气工程 |
| 导师： | 王丹 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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