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开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究
| 论文题名： | 开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究 |
| 关键词： | 开关磁阻电动机;船舶电力推进;模糊神经网络;直接转矩控制 |
| 摘要： | 近年来，随着电力电子技术、新型电机控制理论及信息技术的迅猛发展，船舶电力推进在民船、商船乃至军用船舶上面都得到了空前的发展。而开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、成本低、控制灵活等优点，将其应用于船舶电力推进系统中有着重要的意义。论文研究目的在于根据螺旋桨对推进电动机的特性要求和SRM的性能特点，将SRM作为螺旋桨的推进电机应用到船舶电力推进中，并就此应用过程中存在的问题进行详细的研究，为实际应用提供理论依据。 首先针对开关磁阻电机模型的非线性、强耦合的特点，提出将遗传算法(GA)和模糊神经网络(ANFIS)相结合的方法，建立SRM的电感和转矩模型。仿真结果表明，所建模型相比于其他SRM建模方法具有更快的收敛速度，精度和泛化能力也得到了改进。将该模型应用到SRM的控制系统仿真中，通过与实际控制系统进行对比，两者结果基本一致，证明了建模方法的正确性。 其次针对螺旋桨图谱建模比较复杂的缺点，采用回归算法进行螺旋桨的推力和扭矩计算的方法，在Matlab/Simulink环境下建立了船桨的模型，为整个系统的仿真打下了基础。 然后对SRM的功率变换器的拓扑结构进行了研究，分析了各种拓扑结构的工作原理及特点。针对半桥式功率变换器拓扑结构，提出了将智能功率模块IPM应用到主电路中的方法，并从理论、仿真和实践三个方面验证了其可行性。 另外为减小开关磁阻电机的转矩脉动，论文借鉴交流感应电机的直接瞬时转矩控制方法，将此理论引入到SRM的控制策略中，并通过分析基本电压矢量控制下转矩失控的原因，提出了一种通过新增空间电压矢量优化直接转矩控制的新方案，同时搭建了硬件平台进行验证。仿真和实验证明，新方案实现了转矩脉动的最小化，有效的抑制了转矩脉动。 最后，建立了系统仿真模型，进行了船舶启动、停止和倒车过程典型工况的仿真，对各种工况下对推进电机的要求进行了分析，为实船操作提供了理论依据。 |
| 作者： | 许爱德 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 樊印海 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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