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原文传递采用永磁同步电机的船舶推进系统的研究

论文题名：	采用永磁同步电机的船舶推进系统的研究
关键词：	永磁同步电机;矢量控制;数学模型;船舶推进系统;电力推进
摘要：	电力推进作为一种新型的推进系统，在船舶推进中的比重逐年扩大。电力拖动系统自身的一些特点使得电力推进船舶有一些与众不同的优越性： 1．操作更加灵活。 2．与其它用电设备形成综合全电力系统提高能源利用率。 3．采用同步电机推进系统还可以提高船舶电网的功率因数。 4．减速过程动能可以自动反馈回电网，迅速被吸收，提高急停效果。在控制方面，由于变频调速系统的发展和大功率电子器件的问世，电动机优化设计技术、变流技术、控制理论和控制手段的发展等解决了永磁同步电动机原来的一些缺点。比如启动采用逐渐升高频率的方法，取消了原来的启动绕组；以前在重载时，由于电机转子落后同步转速角度太多导致的失步现象，现在由于采用转速和频率的闭环控制也可以得到很好的解决。对于在天气和海况都瞬息万变的船舶推进系统设计来说优点尤为明显。永磁同步电机的控制方法主要有如下几种：开环V／Hz控制，实现方法上最简单，但负载和速度指令不能突然变化，一般用于不要求快速动态响应的负载如泵类和风机等；弱磁控制，多在速度较高时使用，在船舶推进上应用场合比较少；直接转矩控制，这是另一种实现起来比较简单的控制方法，它借助于Bang-Bang控制调节产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行控制，在功率较大的永磁同步电动机的控制时，可以节省逆变器的容量，降低制造成本；矢量控制，矢量控制对电动机定子电流矢量相位和幅值的控制。通过对给定信号实施Clarke变换和Park变换转化为类似于直流电机的控制思路。Clarke变换和Park变换及相应的逆变换都可以通过DSP方便地编程实现。这些控制方法优缺点各有不同，文中进行了分析，认为矢量控制是控制效果相对而言较好的一种方法，也易于实现。通过对永磁同步电机推进系统的控制方法进行分析和比较，通过DSP、光电编码器、测温器件、测电压和测电流器件等的结合，设计了一个基于永磁同步电机的船舶推进控制系统。利用DSP的强大计算功能，轻松地实现了Clarke变换和Park变换等较为复杂的高级算法；编制了DSP汇编语言软件代码，实现各个部分的算法和功能；利用永磁同步电动机样机进行了实验；分析了船舶水动力特性、桨体推进的特点，对船机桨特性进行了研究和总结；计算机仿真技术对控制系统设计可以起到重要的指导作用本文对永磁同步电机控制系统的Matlab软件下的仿真进行了设计和探讨，并给出了实现方法，给出了仿真效果。实验证明，运用数字信号处理器TMS320LF2407A，通过相关模拟电路的配合，可以较好地实现对电机控制的数字化处理，满足永磁同步电机高性能控制所需参数的准确性与实时性要求，满足较高的稳态和动态性能，使船舶获得较好的机动性。所编写程序在附录给出。
作者：	王凌云
专业：	电力电子和电力传动
导师：	俞宏生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海海事大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文