本文關鍵詞：基于前饋補償的船舶永磁同步推進電機電流預測控制研究

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【摘要】：由于當代電力電子技術的發(fā)展及大功率交流電機變頻調速技術的日益成熟,船舶電力推進系統(tǒng)已成為船舶推進系統(tǒng)重要的研究內容。同時,永磁同步電機(PMSM)因其諸多優(yōu)點而成為船舶電力推進電機的重要配置。隨著推進系統(tǒng)對推進電機控制性能要求的日益提升,傳統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)中采用的基于PI的控制方法已難以滿足這種要求。模型預測控制(MPC)考慮了控制量對系統(tǒng)未來狀態(tài)的影響,能夠達到更優(yōu)良的控制性能。盡管MPC已經在過程控制領域取得了普遍的成功應用,但是目前應用到PMSM的研究成果還不夠充分。船舶推進PMSM的電流預測控制研究能夠有效提高PMSM的控制性能,具有重要的工程價值。因而,本文對MPC算法應用到PMSM電流控制進行了研究,主要研究內容有:1.分析了船舶永磁同步推進電機結構及數學模型,并在研究螺旋槳負載特性和船舶運動模型的基礎上,根據矢量控制、坐標變換和空間電壓矢量脈寬調制技術,建立以船槳為負載的船舶永磁同步推進電機控制系統(tǒng)仿真模型;2.通過分析模型預測控制的基本原理和特點,利用電壓解耦方法設計了永磁同步推進電機的電流預測控制器;針對PMSM參數攝動和未建模動態(tài)的不確定性,設計了擾動觀測器來估計擾動電壓,通過電壓前饋補償抵消擾動電壓,實現更精確的電流控制,通過仿真進行了驗證;3.通過設計一種基于飽和函數的離散滑�？刂破骱蛿_動觀測器,實現推進電機轉速的調節(jié)和外界擾動的估計,進而實現了負載轉矩電流前饋補償,提高了船舶電力推進系統(tǒng)的抗風浪流擾動性能。本文提出的基于擾動電壓前饋補償和負載電流前饋補償的電流預測控制方法,進一步提高了電流控制的精度,理論分析和仿真實驗驗證了該方法在船舶永磁推進電機控制系統(tǒng)中的有效性和可行性。
【關鍵詞】：永磁同步電機 矢量控制 棋型預測控制 離散滑橫控制 前饋補償
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U665.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 背景及研究意義10-11
• 1.2 國內外研究現狀11-16
• 1.2.1 電力推進船舶研究現狀11
• 1.2.2 船舶交流電力推進控制系統(tǒng)研究現狀11-13
• 1.2.3 模型預測控制及其發(fā)展13-16
• 1.3 本文主要研究內容16-18
• 第2章 船舶永磁同步推進電機矢量控制系統(tǒng)18-42
• 2.1 船舶永磁同步推進電機數學模型18-26
• 2.1.1 永磁同步電機分類和結構18-19
• 2.1.2 永磁同步電機數學模型19-23
• 2.1.3 坐標變換23-26
• 2.2 船舶推進電機矢量控制系統(tǒng)26-35
• 2.2.1 矢量控制基本原理及其控制策略26-29
• 2.2.2 電壓空間矢量PWM控制技術29-35
• 2.3 船槳數學模型35-41
• 2.3.1 螺旋槳負載數學模型35-36
• 2.3.2 螺旋槳與船體的相互作用36-38
• 2.3.3 船舶運動數學模型38-39
• 2.3.4 船槳負載仿真模型39-41
• 2.4 本章小結41-42
• 第3章 基于模型預測控制的電流控制器設計42-70
• 3.1 模型預測控制42-53
• 3.1.1 模型預測控制的基本原理42-46
• 3.1.2 模型預測控制的基本特點46-50
• 3.1.3 基于狀態(tài)空間方程的模型預測控制50-53
• 3.2 基于MPC的PMSM矢量控制電流控制器設計53-58
• 3.2.1 PMSM預測模型53-57
• 3.2.2 滾動優(yōu)化及反饋校正57-58
• 3.3 基于電壓前饋補償的電流預測控制58-63
• 3.3.1 考慮參數變化和未建模動態(tài)不確定性的PMSM數學模型58-59
• 3.3.2 自適應擾動觀測器設計59-62
• 3.3.3 觀測器穩(wěn)定性分析及參數調節(jié)62-63
• 3.4 仿真研究63-69
• 3.4.1 基于MPC的PMSM矢量控制仿真63-66
• 3.4.2 基于電壓前饋補償的電流預測控制器仿真66-69
• 3.5 本章小結69-70
• 第4章 基于負載擾動觀測器的PMSM滑模轉速控制器設計70-89
• 4.1 負載轉矩前饋補償原理70-71
• 4.2 離散時間滑�？刂频奶匦�71-74
• 4.2.1 滑動模態(tài)的存在性71-72
• 4.2.2 離散滑模的存在性和可達性72-73
• 4.2.3 離散滑模的不變性73
• 4.2.4 離散趨近律的選擇73-74
• 4.3 基于擾動觀測器的離散滑模控制74-81
• 4.3.1 改進的基于擾動觀測器的離散滑�？刂破髟O計75-77
• 4.3.2 擾動觀測器收斂性分析77-78
• 4.3.3 穩(wěn)定性分析78-81
• 4.4 基于擾動觀測器的離散滑模轉速控制器設計81-82
• 4.5 仿真研究82-88
• 4.6 本章小結88-89
• 總結與展望89-90
• 參考文獻90-95
• 致謝95-96
• 作者簡介96

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