船舶電力推進(jìn)DTC低速性能研究.pdf

1、隨著船舶推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,全電力推進(jìn)船舶將成為主流方式。直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)技術(shù)作為一種新型的交流調(diào)速系統(tǒng),能夠滿足船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)對于主推進(jìn)電機(jī)動態(tài)性能的要求。船舶電力推進(jìn)以低速大容量、大轉(zhuǎn)矩、大慣性作為主要的特點(diǎn)。而絕大多數(shù)船舶運(yùn)行的環(huán)境都是在電機(jī)轉(zhuǎn)速的低速區(qū)域,因此對船舶電力推進(jìn)DTC系統(tǒng)在低速環(huán)境下的研究具有相當(dāng)大的實(shí)用價(jià)值。
　　本文以異步電機(jī)作為主推進(jìn)電機(jī),首先分析了異步電機(jī)和電壓型逆變器的數(shù)學(xué)模型和DTC的基本原理;

2、其次,在MATLAB/Simulink中對傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)與船舶電力推進(jìn)傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真,并具體分析了系統(tǒng)在低速時的性能,指出了對傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)低速性能有影響的主要因素。針對低速時磁鏈觀測的精度不高,定子電阻變化導(dǎo)致磁鏈的軌跡內(nèi)陷畸變的問題,研究了一種簡單的定子電阻補(bǔ)償器和模糊定子電阻辨識器對定子電阻進(jìn)行補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明模糊定子電阻辨識對磁鏈觀測的精度最高,補(bǔ)償器的次之,傳統(tǒng)電壓電流(U-I)模型的最差,前兩者也沒有出現(xiàn)傳統(tǒng)

3、電壓電流模型那樣的磁鏈軌跡內(nèi)陷畸變。模糊定子電阻辨識DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動也比傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)的小,對傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)的性能有一定程度的改善。針對模糊-DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動仍然比較大的問題,本文研究了基于空間矢量脈寬調(diào)劑(SVPWM)技術(shù)與模糊定子電阻結(jié)合的DTC系統(tǒng),仿真結(jié)果表明模糊-SVPWM-DTC系統(tǒng)的性能得到了全面的改善,尤其是低速性能。最后,將模糊-SVPWM-DTC系統(tǒng)與船舶船槳模型結(jié)合構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的電力推進(jìn)系統(tǒng),并進(jìn)行了仿真,與

4、船舶電力推進(jìn)傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)進(jìn)行對比,驗(yàn)證了改進(jìn)后的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的正確有效性。
　　為了滿足船舶電力推進(jìn)對高壓大容量的要求,本文研究了基于二極管鉗位型三電平逆變器的DTC系統(tǒng)。為解決三電平DTC系統(tǒng)中面臨的電壓矢量的選擇問題與中點(diǎn)電位的控制問題,本文研究了基于雙PI調(diào)節(jié)的三電平SVPWM-DTC系統(tǒng),這種結(jié)構(gòu)不但能將電壓矢量選擇與中點(diǎn)電位控制區(qū)分開來分別設(shè)計(jì)控制器,并能很好的抑制轉(zhuǎn)矩脈動,具有良好的動態(tài)性能?；陔pPI調(diào)節(jié)的三電