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船舶电力推进DTC低速性能研究
| 论文题名： | 船舶电力推进DTC低速性能研究 |
| 关键词： | 船舶推进技术;异步电机;直接转矩控制;低速性能;电压型逆变器;磁链观测 |
| 摘要： | 随着船舶推进技术的发展,全电力推进船舶将成为主流方式。直接转矩控制(DTC)技术作为一种新型的交流调速系统,能够满足船舶电力推进系统对于主推进电机动态性能的要求。船舶电力推进以低速大容量、大转矩、大惯性作为主要的特点。而绝大多数船舶运行的环境都是在电机转速的低速区域,因此对船舶电力推进DTC系统在低速环境下的研究具有相当大的实用价值。 本文以异步电机作为主推进电机,首先分析了异步电机和电压型逆变器的数学模型和DTC的基本原理;其次,在MATLAB/Simulink中对传统DTC系统与船舶电力推进传统DTC系统进行了建模仿真,并具体分析了系统在低速时的性能,指出了对传统DTC系统低速性能有影响的主要因素。针对低速时磁链观测的精度不高,定子电阻变化导致磁链的轨迹内陷畸变的问题,研究了一种简单的定子电阻补偿器和模糊定子电阻辨识器对定子电阻进行补偿。仿真结果表明模糊定子电阻辨识对磁链观测的精度最高,补偿器的次之,传统电压电流(U-I)模型的最差,前两者也没有出现传统电压电流模型那样的磁链轨迹内陷畸变。模糊定子电阻辨识DTC系统的转矩脉动也比传统DTC系统的小,对传统DTC系统的性能有一定程度的改善。针对模糊-DTC系统的转矩脉动仍然比较大的问题,本文研究了基于空间矢量脉宽调剂(SVPWM)技术与模糊定子电阻结合的DTC系统,仿真结果表明模糊-SVPWM-DTC系统的性能得到了全面的改善,尤其是低速性能。最后,将模糊-SVPWM-DTC系统与船舶船桨模型结合构成该结构的电力推进系统,并进行了仿真,与船舶电力推进传统DTC系统进行对比,验证了改进后的船舶电力推进系统的正确有效性。 为了满足船舶电力推进对高压大容量的要求,本文研究了基于二极管钳位型三电平逆变器的DTC系统。为解决三电平DTC系统中面临的电压矢量的选择问题与中点电位的控制问题,本文研究了基于双PI调节的三电平SVPWM-DTC系统,这种结构不但能将电压矢量选择与中点电位控制区分开来分别设计控制器,并能很好的抑制转矩脉动,具有良好的动态性能。基于双PI调节的三电平SVPWM-船舶电力推进DTC系统的仿真结果对这一结论进行了证明。 |
| 作者： | 唐智星 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 李彦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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