基于永磁同步電機無人水下航行器電力推進研究.pdf

1、伴隨著電力電子技術(shù)、新型控制技術(shù)和現(xiàn)代化電氣設(shè)備的日新月異，人類對海洋的探索范圍和海面作業(yè)方式不斷深入和多樣化。無論是對于水下探索工作還是軍事打擊的需要，都凸顯航行器的重要作用。為保證其航行的快速穩(wěn)定性，航行器在機械可靠性、推進穩(wěn)定性和自身抗干擾能力都必須有突破性發(fā)展。這使得航行器電力推進技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷深入發(fā)展，同時也決定未來電力推進發(fā)展方向。由于具有低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩和高效率，使得永磁同步電機成為各種船舶電力推進的理想裝置。但是由于水下

2、航行器作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變且受干擾多樣化，并隨著產(chǎn)生的非線性、強耦合和不可預(yù)測振蕩等。如何提高水下航行器推進穩(wěn)定性和高效性變得尤為重要。
　　全文首先介紹水下航行器與電力推進的發(fā)展?fàn)顩r，通過對永磁同步電機數(shù)學(xué)理論分析和電力推進螺旋槳負(fù)載建模。對滑模變結(jié)構(gòu)理論進行詳細(xì)分析，并提出幾種改進其抖振的方法進行仿真驗證。由于其具有高魯棒性和易實現(xiàn)，所以廣泛用于電機控制。在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)水下航行器永磁同步電機電力推進建模，并實現(xiàn)起動、停車與倒車三種

3、典型運動特性。
　　結(jié)合航行器自身特點和普通永磁同步電機的不足，本文提出新型雙轉(zhuǎn)子對轉(zhuǎn)推進永磁電機，一臺電機就可實現(xiàn)對轉(zhuǎn)雙機械端口輸出，不僅體積小、重量輕，降低了成本，而且沒有電刷，安全可靠性高。經(jīng)研究表明，對轉(zhuǎn)螺旋槳推進系統(tǒng)的節(jié)能效果明顯提高。對轉(zhuǎn)螺旋槳推進系統(tǒng)可減小橫滾力矩，防止航行器發(fā)生側(cè)翻現(xiàn)象。電機矢量控制可以很好解決雙轉(zhuǎn)子速度調(diào)節(jié)問題，響應(yīng)快，只是在雙轉(zhuǎn)子帶不平衡負(fù)載時會出現(xiàn)擾動。
　　最后深入對雙轉(zhuǎn)子永磁推進電機