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(mǎn)足船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)于主推進(jìn)電機(jī)動(dòng)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(duì)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(duì)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(shí)的性能,指出了對(duì)傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)低速性能有影響的主要因素。針對(duì)低速時(shí)磁鏈觀測(cè)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(wèn)題,研究了一種簡(jiǎn)單的定子電阻補(bǔ)償器和模糊定子電阻辨識(shí)器對(duì)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(shí)對(duì)磁鏈觀測(cè)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(méi)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(shí)DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)也比傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)的小,對(duì)傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)的性能有一定程度的改善。針對(duì)模糊-DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)仍然比較大的問(wèn)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(duì)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(mǎn)足船舶電力推進(jìn)對(duì)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(wèn)題與中點(diǎn)電位的控制問(wèn)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(kāi)來(lái)分別設(shè)計(jì)控制器,并能很好的抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),具有良好的動(dòng)態(tài)性能。基于雙PI調(diào)節(jié)的三電