本文關(guān)鍵詞：船用永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)建模與仿真

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【摘要】：隨著船舶吊艙技術(shù)的應(yīng)用,永磁電機(jī)及其控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。永磁同步電機(jī)以其單位體積下功率密度較大、重量輕、體積小的優(yōu)點,使其能夠應(yīng)用于船舶吊艙電力推進(jìn)系統(tǒng)中。目前,國際上船舶推進(jìn)方式發(fā)展趨向是電力推進(jìn)系統(tǒng),但這項技術(shù)的研究在我國還比較滯后,實際應(yīng)用還是比較有限。在現(xiàn)實條件下對船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的故障現(xiàn)象分析也是較難實現(xiàn),所以更深入的研究永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)建模仿真在船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)研究領(lǐng)域應(yīng)用是一個非常重要的課題。首先,根據(jù)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和船用大功率永磁同步電機(jī)的參數(shù),搭建了永磁同步電機(jī)的仿真模型,在電機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)下的仿真結(jié)果可見,電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩在過度過程中波動很大。針對這一問題,引入電機(jī)的控制方法以實現(xiàn)對電機(jī)的精確有效控制。其次深入研究永磁同步電機(jī)矢量控制的基本思想,將磁鏈和轉(zhuǎn)矩通過坐標(biāo)變換,進(jìn)行解耦等,將其轉(zhuǎn)化成為類似直流電機(jī)的控制,得到直流調(diào)速系統(tǒng)相同的靜、動態(tài)性能。在深入研究了永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理的基礎(chǔ)上,在精確判斷定子磁鏈和空間大小和位置,且同時準(zhǔn)確計算電磁轉(zhuǎn)矩的條件下,把轉(zhuǎn)矩作為直接控制量控制,搭建了基于開關(guān)表選擇的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真模型。最后,根據(jù)以上控制方法的研究,結(jié)合螺旋槳的負(fù)荷特性以及船體運動的數(shù)學(xué)模型,搭建了基于螺旋槳負(fù)荷特性的永磁同步電機(jī)矢量控制仿真模型。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行仿真研究,仿真結(jié)果表明矢量控制能準(zhǔn)確地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制并具有良好的轉(zhuǎn)矩響應(yīng);直接轉(zhuǎn)矩控制的磁鏈曲線近似為圓形,控制輸出量達(dá)到預(yù)期效果,但是電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩在到達(dá)穩(wěn)定值之前都有較大的波動,這是因為直接轉(zhuǎn)矩控制方法對磁鏈和轉(zhuǎn)矩的控制,是通過給定值繞組施加各種電壓空間矢量來實現(xiàn)的。基于螺旋槳負(fù)荷特性的永磁同步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真結(jié)果表明,該控制方式可減小轉(zhuǎn)矩的脈動,電機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)有良好的動態(tài)響應(yīng)效果。綜上,本文通過理論分析和建模仿真,對船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的研究積累了一定的經(jīng)驗,對課題后續(xù)的研究和應(yīng)用都具有參考價值。
【關(guān)鍵詞】：永磁同步電機(jī) 矢量控制 直接轉(zhuǎn)矩控制 Simulink仿真
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U665.11
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題的背景及意義11-12
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本課題研究內(nèi)容13-15
• 第2章 永磁同步電動機(jī)的構(gòu)成原理及其仿真15-23
• 2.1 永磁同步電動機(jī)構(gòu)成原理15-16
• 2.2 永磁同步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型16-17
• 2.3 永磁同步電動機(jī)建模仿真17-22
• 2.3.1 仿真模型子模塊搭建17-19
• 2.3.2 PMSM仿真模型建立19-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 永磁同步電動機(jī)矢量控制建模及仿真23-47
• 3.1 永磁同步電動機(jī)矢量方程23-28
• 3.1.1 定子磁鏈和電壓矢量方程23-26
• 3.1.2 電磁轉(zhuǎn)矩矢量方程26-28
• 3.2 坐標(biāo)變換和矢量變換28-29
• 3.3 電壓空間矢量控制(SVPWM)29-36
• 3.3.1 空間矢量的定義30-31
• 3.3.2 SVPWM的原理31-33
• 3.3.3 SVPWM的合成33-35
• 3.3.4 SVPWM的扇區(qū)判斷35-36
• 3.4 矢量控制系統(tǒng)仿真36-42
• 3.4.1 基于Matlab的SVPWM仿真37-41
• 3.4.2 調(diào)節(jié)器設(shè)計41-42
• 3.5 永磁同步電機(jī)矢量控制的仿真結(jié)果42-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 永磁同步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制建模及仿真47-64
• 4.1 PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制的原理47-56
• 4.1.1 直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理47-48
• 4.1.2 PMSM轉(zhuǎn)矩生成與控制48-51
• 4.1.3 磁鏈和轉(zhuǎn)矩估計51-53
• 4.1.4 逆變器開關(guān)狀態(tài)和電壓空間矢量實現(xiàn)原理53-54
• 4.1.5 定子磁鏈分區(qū)表和開關(guān)表的實現(xiàn)原理54-56
• 4.2 PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)各模塊仿真模型56-60
• 4.3 PMSM直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真結(jié)果60-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第5章 基于螺旋槳負(fù)荷特性永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真64-71
• 5.1 永磁同步電機(jī)矢量控制原理64
• 5.2 螺旋槳負(fù)載特性64-65
• 5.3 船體運動的數(shù)學(xué)模型65
• 5.4 基于螺旋槳負(fù)荷的PMSM矢量控制建模仿真65-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 研究生履歷78

【相似文獻(xiàn)】

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