船用永磁同步電機推進系統(tǒng)實驗裝置研究.pdf

1、隨著國際海事組織的環(huán)境標準和國際油價的日益提高，具有高運行效率的電力推進系統(tǒng)已經(jīng)成為了現(xiàn)代船舶的主流動力方式。永磁同步電機具有高效率、低噪聲、高可靠性等優(yōu)點，是電力推進系統(tǒng)中理想的推進電機，在實際的船舶電力推進系統(tǒng)中被大量應用，因此有必要對永磁同步電機推進系統(tǒng)進行仿真研究和實際考核。
　　直接轉(zhuǎn)矩控制技術是一種高性能的交流調(diào)速技術，它不需要進行復雜的坐標變換，只要選擇合適的電壓矢量，就能控制系統(tǒng)快速跟隨轉(zhuǎn)速給定，并且快速響應轉(zhuǎn)矩變

2、化。本文根據(jù)永磁同步電機的數(shù)學模型，驗證了對永磁同步電機進行直接轉(zhuǎn)矩控制的可行性，分析電壓空間矢量對電機磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響，然后對永磁同步電機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行仿真研究。仿真結(jié)果表明，采用常規(guī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法對永磁同步電機進行控制，會出現(xiàn)啟動特性不佳和轉(zhuǎn)矩脈動大的問題。
　　永磁同步電機啟動階段存在磁阻負序轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機制動轉(zhuǎn)矩，可能導致啟動時電磁轉(zhuǎn)矩為反向轉(zhuǎn)矩，電機反向旋轉(zhuǎn)。對于已經(jīng)完成選型的永磁同步電機，無法改變電機參數(shù)來減

3、小發(fā)電機制動轉(zhuǎn)矩和磁阻負序轉(zhuǎn)矩的影響，所以從控制策略著手，在啟動階段選擇相應的電壓空間矢量，使磁鏈迅速增加而限制轉(zhuǎn)矩增量，并且改變轉(zhuǎn)矩反饋量，從而確保永磁同步電機直接正向啟動。
　　詳細分析了轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原因，引入模糊控制思想對控制系統(tǒng)加以優(yōu)化。采用模糊控制器取代滯環(huán)比較器和空間電壓矢量選擇表，把磁鏈和轉(zhuǎn)矩誤差、定子磁鏈位置角進行模糊化處理，控制器根據(jù)模糊規(guī)則表輸出更加合理和精確的電壓矢量序號。仿真結(jié)果表明采用模糊控制可以減小永

4、磁同步電機的轉(zhuǎn)矩脈動。
　　根據(jù)船舶運動時螺旋槳對船舶的作用以及船-槳之間的相互影響，建立了船槳數(shù)學模型，在仿真中驗證船槳模型的運行結(jié)果符合實際的螺旋槳特性曲線。然后建立了帶船槳模型的永磁同步電機推進系統(tǒng)的仿真模型，其中船槳模型為推進系統(tǒng)提供螺旋槳負載。對船舶啟動和倒車這兩種工況進行仿真，通過仿真結(jié)果觀察推進系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，以及不同的操作方式對推進系統(tǒng)造成的沖擊。
　　搭建永磁同步電機推進系統(tǒng)的實驗環(huán)境，編寫包含某船槳