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吊舱式船舶电力推进控制的研究分析
| 论文题名： | 吊舱式船舶电力推进控制的研究分析 |
| 关键词： | 船舶电力推进;吊舱式推进器;永磁同步电动机;直接转矩控制;智能控制 |
| 摘要： | 船舶电力推进已成功应用在破冰船、油轮、化学品船等舰船上。近几十年来,随着电力电子工业的飞速发展,新型高性能大功率器件的相继出现,新型电机的发展,尤其是吊舱式(POD)电力推进装置的问世及推广应用,船舶电力推进加快了发展的步伐,显示出了巨大的发展潜力。并以其机动性能好、总体布置灵活、环保性能好及保证柴油机工作在最佳状态等优点,正成为未来船舶动力装置的发展方向。 本文针对吊舱式电力推进系统,首先分析了吊舱式电力推进系统的运作特性,主要分析了螺旋桨的推力及转矩特性、船舶航行中的阻力特性。在此基础上建立了各自的数学模型和Simulink仿真模型,并建立船-桨仿真模型。通过仿真分析在不同的吊舱推进角下,船舶的速度、所受推力和阻力、螺旋桨的扭矩,仿真结果验证了模型建立的正确性和可行性。在主推进电机方面,本文选用三相永磁同步电动机(PMSM)作为直接研究对象。对于电机的控制,本论文采用直接转矩控制(DTC)来代替矢量控制。 论文以传统的DTC为基础,分析了DTC的控制原理和结构,并在MATLAB/Simulink环境下建立系统各组成模块的仿真模型,从而构建永磁同步电动机的传统DTC控制系统的整体仿真模型。仿真分析PMSM的定子磁链、速度、电磁转矩及定子三相电流特性。然后针对传统DTC系统磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不固定等不足,本文引入智能控制技术对其进行改进,论文主要采用了模糊控制策略和空间矢量脉宽调制技术,并建立了改进后的系统仿真模型。对比仿真结果表明改进后的系统性能得到了很大的提高。 最后把吊舱船-桨模型作为永磁同步电动机的拖动负载,对吊舱式船舶电力推进系统控制进行分析研究,建立吊舱式船舶电力推进DTC控制系统的综合仿真系统。并将模糊控制和空间矢量脉宽调制技术应用其中。在不同推进角下对比分析电机的响应特性,以及船舶的响应特性,经过仿真结果验证,在吊舱船舶电力推进系统控制中,改进后的DTC船舶推进系统具有较好的动静态性能。 |
| 作者： | 姜星星 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 高键 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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