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模糊控制APF在电力推进船舶电网中的应用
| 论文题名： | 模糊控制APF在电力推进船舶电网中的应用 |
| 关键词： | 电力推进船舶;船舶电网;模糊控制;有源电力滤波器;谐波检测;补偿电流 |
| 摘要： | 随着电力电子技术、现代电机控制技术、控制理论和计算机控制技术的迅猛发展，船舶电力推进的应用在技术上体现出了一定的优势。特别是POD推进装置的开发及应用，使船舶采用电力推进的市场份额迅速增长，显示出其巨大的发展潜力。由于对船舶推进电机的控制是通过电力电子器件的开关实现，这势必会在船舶电网中产生了大量的谐波。谐波不仅会扰乱电网的正常运行，还会引发各种故障并造成船舶严重事故，因此，合理地抑制谐波是船舶电网安全运行的重要保证。有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)克服了无源电力滤波器(PassivePower Filter,PPF)只能滤除特定阶次谐波电流的缺点，通过对电网实时监控，在检测到谐波的同时向系统注入补偿电流来抵消系统中的谐波电流。因APF具有补偿鲁棒性好，不易与电网阻抗发生谐振及动态性能佳等优点，故研究将其应用到电力推进船舶电网中很具有实践意义。 为了准确地分析其电力系统中所含有的谐波成分，并研究其抑制方案，本文首先对船舶电力推进系统的各个组成部分，即同步发电机及其励磁系统、推进电机、船舶及螺旋桨等分别进行了数学建模分析，并在MATALB/SIMULINK环境下搭建了一个完整的船舶电力推进系统的仿真模型。通过详细分析APF的结构，将其划分为谐波检测、补偿电流控制及直流侧电压控制三个子环节，逐一分析各自适用的理论和控制方案，并通过仿真分析进行对比筛选，构建了基于传统PI调节器控制的有源电力滤波器并将其应用到所建的船舶电力推进系统仿真模型中。 为了更进一步提高船舶电力推进系统中APF的动态性能，本文将模糊控制理论应用到APF中，建立了两个模糊控制器分别替代补偿电流控制环节和直流侧电压控制环节中的两个常规的PI控制器，构建了基于模糊控制策略的有源电力滤波器并将其应用到所建的船舶电力推进系统仿真模型中。 在MATALB/SIMULINK环境下对分别增设常规APF和基于模糊控制策略APF的船舶电力推进系统进行仿真研究。仿真结果表明，本文提出的基于模糊控制策略的APF具有更好的谐波滤除性能，电流THD减小到2.52％，符合IEEE-519及我国船级社对船舶电网谐波总畸变的标准，而且其直流侧电压更加平稳。作为研究“基于DSP的模糊控制APF及其在电力推进船舶电网中的应用”的前期工作，本文最后介绍了基于TMS320F2812的采样单相电网的电流谐波环节的设计与实现。仿真与实测结果都验证了本文提出的改进的单相系统谐波检测算法的正确性。 |
| 作者： | 朱玉萍 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 赵红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 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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