船舶電力推進系統(tǒng)直流母線穩(wěn)定控制及低電壓穿越技術(shù)研究.pdf

1、自上個世紀(jì)八十年代以來,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,電機控制技術(shù)的提高及計算機的廣泛應(yīng)用,美英等發(fā)達(dá)國家對于船舶全電力推進系統(tǒng)的研究取得突破并應(yīng)用于許多種類的船舶,采用全電力推進的艦船對總體設(shè)計及動力系統(tǒng)的優(yōu)化和簡化,有利于節(jié)約能源,提高艦船隱蔽性,同時可為未來艦載高能武器提供動力保障,是未來艦船動力系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前國內(nèi)外對此的研究取得了長足進展,其中,美國海軍提出的采用直流分區(qū)配電的電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有著許多優(yōu)點,本文針對船舶電力推進系

2、統(tǒng)中的以下幾個問題進行了研究:
　　首先,建立了一個包括交流源-二極管整流器-直流母線-直流母線濾波器-推進變頻器-推進電機-螺旋槳在內(nèi)的船舶電力推進系統(tǒng)仿真模型,考慮了船舶操縱運動與推進系統(tǒng)間的相互影響,及波浪通過影響螺旋槳性能對推進系統(tǒng)造成的影響。本仿真模型可以用作研究船舶全電力推進系統(tǒng)的平臺。在此基礎(chǔ)上研究了一種功率-轉(zhuǎn)速聯(lián)合控制方法,以抑制船舶在波浪中航行時推進電機的功率波動。
　　其次,對直流區(qū)域配電系統(tǒng)中的直流母

3、線穩(wěn)定性進行了研究,介紹了幾種基于阻抗分析的對于電力電子級聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法,推導(dǎo)了直流母線-濾波器-推進變頻器-推進電機系統(tǒng)的輸入阻抗及輸出阻抗,分析了直流母線濾波器參數(shù)對直流母線輸出阻抗的影響,研究了另外一種可用于分析直流母線穩(wěn)定性的方法,這種方法與阻抗分析法相比更加簡單直觀,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出一種有源阻尼控制方法,能夠在不增加損耗的情況下增加直流母線阻尼,在直流母線濾波電容不滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性要求時仍能保證直流母線穩(wěn)定,提高了直流母

4、線的穩(wěn)定性。
　　最后,對提高推進電機低電壓穿越能力的方法進行了研究,分析了引起船舶電力推進系統(tǒng)電壓跌落的幾種原因,確定應(yīng)用弱磁控制可以使推進電機在電壓跌落期間保持運轉(zhuǎn),介紹了在不同區(qū)域下弱磁控制的目標(biāo),分析了目前已有的一種基于定子電壓控制的弱磁控制方法,考慮了非理想轉(zhuǎn)子磁場定向下對于定子q軸電流最大值的選擇的影響,提出了一種優(yōu)于傳統(tǒng)的基于定子電壓控制的基于SVPWM矢量調(diào)節(jié)的弱磁控制方法。結(jié)果表明,這種方法針對直流母線的電壓跌落