發(fā)布時間：2017-11-05 15:25

  本文關(guān)鍵詞：基于三電平變換器的船舶電力推進仿真研究

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【摘要】：隨著船舶推進技術(shù)的發(fā)展,交流電力推進已經(jīng)取代直流電力推進成為主流。多電平逆變器有對開關(guān)器件耐壓要求低,輸出的諧波含量小,電壓利用率高等優(yōu)點,滿足船舶電力推進日益對高壓、大功率的需求,因此它成為高壓大功率變頻調(diào)速領域的重點研究對象。在多電平拓撲結(jié)構(gòu)中二極管箝位型三電平逆變器是研究最多的一種。直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)技術(shù)作為一種新型的交流調(diào)速技術(shù),以其控制簡單、魯棒性強、動態(tài)性能好等優(yōu)點,得到了越來越廣泛的研究和應用。所以本文對基于二極管箝位型三電平逆變器船舶電力推進直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)作了仿真研究。本文以傳統(tǒng)DTC為理論基礎,分析了異步電機和兩電平電壓型逆變器和DTC的基本原理和結(jié)構(gòu),并在MATLAB/Simulink中建立傳統(tǒng)的兩點平DTC系統(tǒng)的仿真模型,分析電機的速度、磁鏈和轉(zhuǎn)矩特性。為了實現(xiàn)高壓大容量的變頻器輸出,本文研究了基于二極管箝位型三電平逆變器的DTC系統(tǒng)。首先,對基于二極管箝位型的三電平逆變器的工作原理、中點電壓的不平衡及空間矢量脈寬調(diào)(SVPWM)原理等進行了詳細闡述;其次,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電位的控制問題,本文引入了雙PI調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩,這種結(jié)構(gòu)能將電壓矢量選擇與中點電位控制區(qū)分開來,具有良好的動態(tài)性能。建立一個基于雙PI調(diào)節(jié)器的三電平SVPWM-DTC系統(tǒng)模型,仿真表明該系統(tǒng)的性能得到全面的提高;最后,由于定子磁鏈的估測精度直接影響到系統(tǒng)的性能,而常用的U-I磁鏈觀測模型精度低,本文采用新型基于PI鎖相原理的定子磁鏈觀測器代替U-I觀測器,建立基于PI-PLL的三電平SVPWM-DTC系統(tǒng),其仿真結(jié)果表明磁鏈觀測的精度和系統(tǒng)的性能得到改善。本文針對實際船舶,建立船舶-螺旋槳仿真模型,分析船舶的速度、推力和扭矩特性。并分別將上述的傳統(tǒng)DTC、基于三電平變換器的SVPWM-DTC與實際船舶-螺旋槳模型結(jié)合,建立船舶電力推進直接轉(zhuǎn)矩控制綜合仿真系統(tǒng)。對比分析當施加螺旋槳負載時DTC系統(tǒng)電機的響應特性,以及施加螺旋槳負載擾動時對DTC系統(tǒng)的影響。經(jīng)過驗證,在船舶電力推進系統(tǒng)中,SVPWM-DTC具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能,傳統(tǒng)DTC動態(tài)性能優(yōu)于穩(wěn)態(tài)。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.3
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本文編號：1144796