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基于滑模观测器的船舶永磁推进电机矢量控制研究
| 论文题名： | 基于滑模观测器的船舶永磁推进电机矢量控制研究 |
| 关键词： | 船舶工程;永磁推进电机;矢量控制;滑模观测器 |
| 摘要： | 船舶永磁推进电机具有结构简单、体积小、效率高和运行可靠等优点，在吊舱式电力推进系统中做为船舶推进电机得到广泛应用。吊舱式推进器工作于水下，温度、湿度、振动、化学物质及强电磁干扰等的影响，使机械传感器的连接器、线缆及传感器的组成器件受到干扰，破坏了传感器的精确度，维护保养也不方便。因此，本课题将重点研究螺旋桨负载特性下基于滑模观测器的船舶永磁推进电机无位置传感器运行问题。研究内容包括以下几个方面: 建立不同坐标系下船舶永磁同步电机数学模型，在其基础上对PMSM矢量控制方法展开研究，分析坐标变换和空间矢量脉宽调制策略的原理及实现方法，比较id=0控制、功率因数等于1控制、恒磁链控制、最大转矩/电流比控制、弱磁控制等多种控制策略的优缺点，确定选用id=0控制方式作为本课题的控制策略。 分析船舶螺旋桨负载特性，对螺旋桨参数进行拟合，建立螺旋桨负载特性数学模型，并在Simulink中搭建了螺旋桨负载特性下的永磁同步推进电机矢量控制仿真模型，对正车工况下加减速时电机转速、转矩、电流的响应曲线进行分析，验证模型的有效性。 研究滑模变结构的基本原理，得出滑模变结构算法具有响应速度快，鲁棒性强的优点，但由于状态点在滑模面附近来回穿越，因此存在固有的抖振现象。将滑模变结构理论引入永磁同步电机转子位置估算算法中，构建基于定子电流误差的滑模观测器，用于估算PMSM运转过程中的转子位置和速度。针对传统滑模观测器中开关函数的不连续特性造成估计值较大抖动，设计了一种将反电势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的新型滑模观测器转子位置估算方法。 最后，通过仿真实验，验证了本文设计的新型滑模观测器，能够较好的估算电机转子位置和转速，在转速突变、负载转矩突变、系统内部参数变化的情况下响应速度快，跟踪效果明显，具有良好的鲁棒性。同时本文设计的滑模观测器，能够在低速状态下较准确估算转子位置和速度信息，相比传统滑模观测器具有明显的优点。 |
| 作者： | 张亚培 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 赵友涛;刘彦呈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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