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原文传递动力定位船推进器过载保护及其功率管理研究

论文题名：	动力定位船推进器过载保护及其功率管理研究
关键词：	动力定位船;海洋浮式结构;推进负载;功率管理;过载保护
摘要：	经济的飞速发展对资源的需求与陆地资源的逐渐消耗殆尽，使得人类逐渐将资源开发和探索的目光转向浩瀚海洋。动力定位船是海上资源勘探和采集的主要装置，动力定位船是装备了动力定位系统的水面船以及海洋浮式结构装置的统称。动力定位船的海上作业不同于陆地的作业，时刻可能遭遇风、浪、流等恶劣的工况。动力定位系统通过测量子系统测得的环境信息反馈信号来控制推进器系统主动抵抗风、浪、流等环境因素作用于动力定位船的作用力，使动力定位船能够保持在固定的位置或预设的轨迹上。为了能抵御恶劣的工况，推进负载一般都容量较大，几乎占了全船总电力负荷的80％，同时推进负载的波动性很大。因此，研究动力定位船的推进负载限制及功率管理对保障动力定位系统的高安全性和高可靠性有重要的意义。　　为了保障动力定位船的高安全性和高可靠性，本论文以5万吨半潜式升降运输船为母型船，对动力定位船的推进负载限制及功率管理进行了研究，论文主要内容如下：　　 1.首先，为了提出和验证基于电力推进系统的在线可用功率的推进器负载限制及功率管理的推进器过载保护策略，本文做了动力定位船电力推进系统的前置研究，这包括动力船电力系统船电力推进系统的配置以及特点。由算法验证需求出发，分析了并建立了动力定位船的柴油机.调速器子系统模型、发电机及励磁子系统模型；在此基础上分析给出了电力推进系统的在线可用功率的计算方法；另一方面，为了模拟推进器驱动系统负载的动态波动特性，论文对动力定位船常使用的异步电机进行了数学模型的建立，并对其空间矢量PWM调速进行了研究分析；最后，将所有相关模型都使用Matlab/Simulink搭建了仿真模块，并整合成了整个动力定位船的电力推进系统，为算法的研究搭建了仿真平台。　　 2.其次，在建立的推进器驱动系统模型的基础上，并考虑到推进器螺旋桨与驱动系统间的传递效率以及螺旋桨本身的负载特性和推力转矩损失因素的影响，重点对基于电力推进系统的在线可用功率的推进器负载限制方法以及相关的滤波处理做了详细设计，最终计算出优化后的每个推进器最大允许转速给定值和最大允许推力给定值。　　 3.针对动力定位船推进器过载保护的另一措施：推进器功率监控管理，论文使用VC＋＋编写推进器功率监控软件。通过对功力监控管理软件的总体架构设计，以及数据通信设计、监控界面制作、数据处理和推进器负载限制算法嵌入，实现了将Simulink仿真模型中的数据导入功率监控软件，进行功率实时监控和过载报警功能。　　采用Simulink建立的仿真模型和VC＋＋编写的监控仿真软件集成测试的仿真结果证明了基于可用功率的推进负载限制方法能够较好的动态限制推进负载的突然过载，能够为动力定位船提供更安全可靠的电力能源供给和推进动力支持。
作者：	夏俊明
专业：	控制理论与控制工程
导师：	付明玉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文