本文關(guān)鍵詞：島際小型電動船舶永磁同步電機控制器的研究

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【摘要】：目前舟山現(xiàn)有的島際小型交通船仍以柴油機船舶為主,柴油機船舶在工作時不僅會產(chǎn)生大量的廢氣,而且會發(fā)出很大的噪聲,因此不符合環(huán)保和節(jié)能的要求。然而,電動船舶的電力推進(jìn)系統(tǒng)采用蓄電池進(jìn)行供電,碼頭或港口補充能量,可以完全摒棄傳統(tǒng)的柴油機動力,避免柴油機產(chǎn)生的廢氣和噪聲對海洋環(huán)境造成污染,并大大提高了工作效率。隨著高能蓄電池和快速充電技術(shù)不斷發(fā)展,現(xiàn)代電動船舶完全可以在短途的島際交通運輸中實現(xiàn)與電動汽車同樣的價值。以蓄電池為供電來源的船舶電力推進(jìn)技術(shù)在國內(nèi)才剛剛起步,而電力推進(jìn)效率的關(guān)鍵之一就是電機控制器的性能。由于永磁同步電機(PMSM)與其它推進(jìn)電機相比,其整體性能很高,但目前只適用于小功率推進(jìn)系統(tǒng),因此本文以島際小型電動船舶的直流推進(jìn)系統(tǒng)為研究對象,主要對PMSM控制器進(jìn)行了研究。首先對PMSM的矢量控制理論進(jìn)行剖析,選擇了速度環(huán)和電流環(huán)的雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)的控制方案。在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,重點介紹了id=0的PMSM矢量控制方式,并詳細(xì)闡述了SVPWM的脈寬調(diào)制方法的實現(xiàn)過程。其次,硬件的設(shè)計基于Altium Designer Winter 09開發(fā)平臺,以TI公司的DSP芯片TMS320F2812為關(guān)鍵元器件設(shè)計了PMSM控制器的控制板硬件電路,以Fuji公司的功率開關(guān)器件IGBT模塊2MBI200S-120為關(guān)鍵元器件設(shè)計了PMSM控制器的功率板硬件電路,并以風(fēng)帆公司的蓄電池6-CQ(A)-225為單體設(shè)計了直流供電系統(tǒng)。此外,軟件的設(shè)計基于CCS 3.3開發(fā)環(huán)境,采用C語言編寫了的PMSM矢量控制系統(tǒng)軟件部分。最后,為了檢驗本文設(shè)計的PMSM控制器能否適應(yīng)系統(tǒng)的控制要求,一方面,基于Matlab/Simulink平臺,搭建了PMSM的矢量控制系統(tǒng)仿真模型,仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動態(tài)性能符合要求。另一方面,設(shè)計了相應(yīng)的PMSM控制器實驗裝置,實驗結(jié)果進(jìn)一步表明,該控制器能夠滿足小型島際電動船推進(jìn)電機的實際應(yīng)用要求。
【關(guān)鍵詞】：電動船舶 PMSM 矢量控制 DSP SVPWM
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U665.11;TM341
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 課題研究背景和意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外電動船舶研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國外電動船舶研究現(xiàn)狀15
• 1.2.2 國內(nèi)電動船舶研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 PMSM的優(yōu)越性及其控制要求16-18
• 1.3.1 多種推進(jìn)電動機的比較16-17
• 1.3.2 PMSM控制器的性能指標(biāo)以及控制要求17-18
• 1.4 PMSM矢量控制策略的發(fā)展及應(yīng)用18
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章PMSM的矢量控制算法實現(xiàn)原理20-37
• 2.1 永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.2 PMSM矢量控制方式的選擇22-23
• 2.3 PMSM的矢量控制模型23-24
• 2.4 SVPWM算法的實現(xiàn)24-37
• 2.4.1 SVPWM的基本原理25-27
• 2.4.2 SVPWM法則27-32
• 2.4.3 合成矢量所在扇區(qū)號的判斷32-33
• 2.4.4 基本矢量的作用時間計算33-37
• 第三章 控制器的硬件設(shè)計37-48
• 3.1 控制板硬件設(shè)計38-41
• 3.1.1 主控芯片及其外圍接口電路38-39
• 3.1.2 電源轉(zhuǎn)換接口電路39-40
• 3.1.3 正交編碼脈沖電路40-41
• 3.1.4 其他電路41
• 3.2 功率板硬件設(shè)計41-48
• 3.2.1 主電路41-43
• 3.2.2 三相逆變橋的IGBT驅(qū)動電路43-44
• 3.2.3 檢測電路44-48
• 第四章 電池系統(tǒng)48-52
• 4.1 電動船舶的負(fù)荷計算48-49
• 4.2 蓄電池的連接方式49-51
• 4.3 電池管理系統(tǒng)51-52
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計52-58
• 5.1 軟件開發(fā)系統(tǒng)52
• 5.2 系統(tǒng)主程序52-53
• 5.3 定子電流與直流母線電壓/電流檢測子程序53-54
• 5.4 轉(zhuǎn)子位置/速度檢測子程序54-55
• 5.5 數(shù)字PI調(diào)節(jié)子程序55-56
• 5.6 SVPWM發(fā)生子程序56-58
• 第六章PMSM控制器仿真試驗58-65
• 6.1 仿真模型的建立58
• 6.2 仿真結(jié)果分析58-65
• 第七章 永磁同步電機控制器產(chǎn)品試制研究65-69
• 7.1 電動船控制器的電磁兼容性設(shè)計65-67
• 7.1.1 強電部分電磁兼容性設(shè)計65-66
• 7.1.2 弱電部分電磁兼容性設(shè)計66-67
• 7.2 實驗結(jié)果分析67-69
• 第八章 總結(jié)和展望69-71
• 8.1 全文總結(jié)69
• 8.2 后續(xù)展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 致謝74-75
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果75-76
• 附錄1 PWM輸出程序76-77
• 附錄2 正交編碼脈沖輸入控制程序7

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：814907