本文關(guān)鍵詞：基于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略研究

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【摘要】：船舶電力推進(jìn)技術(shù)具有良好的操縱性能、節(jié)省燃料成本、維護(hù)方便等優(yōu)點,已成為國內(nèi)外艦船研究的熱點。本文以永磁同步電機(jī)為研究對象,以直接轉(zhuǎn)矩控制理論為基本的控制方法,為完善和改進(jìn)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)應(yīng)用于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)提供理論依據(jù)。本文首先研究了永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制應(yīng)用于電力推進(jìn)船舶的研究意義,并對電力推進(jìn)技術(shù)和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的發(fā)展歷史和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。然后,通過分析永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和直接轉(zhuǎn)矩控制的實現(xiàn)方法,分別搭建了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制和基于空間矢量調(diào)制技術(shù)的直接轉(zhuǎn)矩控制(SVM-DTC)的仿真模型,并對兩種方法的控制效果和優(yōu)缺點進(jìn)行了對比。之后,建立了直接轉(zhuǎn)矩控制實驗平臺,完成了控制算法的程序編寫和調(diào)試,實現(xiàn)了永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制。最后,分析了永磁同步電機(jī)功率因數(shù)角和磁鏈給定值之間的關(guān)系,推導(dǎo)出在永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中,控制電機(jī)在給定功率因數(shù)角下運行的磁鏈給定值計算方法,并提出一種優(yōu)化的磁鏈自適應(yīng)單位功率因數(shù)控制策略。通過搭建仿真模型,驗證了該方法的正確性。同時,在研究船舶螺旋槳數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,搭建了船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的綜合仿真模型,將提出的優(yōu)化控制策略應(yīng)用到該系統(tǒng)中,仿真結(jié)果表明,該控制策略在船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)中,能夠控制推進(jìn)電機(jī)在單位功率因數(shù)狀態(tài)下穩(wěn)定運行,再次驗證了所提方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：船舶電力推進(jìn) 永磁同步電機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制 控制策略
【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】：U664.3;TM341
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 船舶電力推進(jìn)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 永磁同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型14-19
• 2.1 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類14-15
• 2.1.1 表面式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)14
• 2.1.2 內(nèi)置式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)14-15
• 2.1.3 永磁同步電機(jī)的分類15
• 2.2 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型15-18
• 2.2.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型15-16
• 2.2.2 兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型16-17
• 2.2.3 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.3 本章小結(jié)18-19
• 第3章 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)建模及仿真研究19-32
• 3.1 傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法19-24
• 3.1.1 電壓和電流3/2變換模塊20
• 3.1.3 磁鏈估計和轉(zhuǎn)矩模塊20-21
• 3.1.4 扇區(qū)判斷模塊21-22
• 3.1.5 磁鏈與轉(zhuǎn)矩控制模塊22-24
• 3.1.6 電壓矢量開關(guān)表選擇模塊24
• 3.2 基于空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法24-27
• 3.2.1 參考電壓矢量的計算模塊25-27
• 3.2.2 空間電壓矢量調(diào)制模塊27
• 3.3 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的仿真和對比分析27-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的實現(xiàn)研究32-46
• 4.1 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)硬件組成32
• 4.2 主電路的設(shè)計32-34
• 4.3 控制電路設(shè)計34-38
• 4.3.1 控制器DSP的介紹34
• 4.3.2 隔離電路設(shè)計34-35
• 4.3.3 直流母線電壓檢測電路35-36
• 4.3.4 定子電流檢測電路36-37
• 4.3.5 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩檢測電路設(shè)計37-38
• 4.4 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)軟件設(shè)計38-42
• 4.4.1 主程序設(shè)計39-40
• 4.4.2 ADC中斷服務(wù)程序設(shè)計40-41
• 4.4.3 CAP捕獲中斷41-42
• 4.4.4 PI調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)42
• 4.5 實驗平臺及結(jié)果分析42-45
• 4.6 本章小結(jié)45-46
• 第5章 PMSM DTC優(yōu)化控制策略研究46-59
• 5.1 幾種典型運行狀態(tài)向量圖分析46-47
• 5.2 功率因數(shù)角與定子磁鏈的關(guān)系研究47-48
• 5.3 功率因數(shù)角與定子磁鏈的定量關(guān)系研究48-50
• 5.4 磁鏈自適應(yīng)單位功率因數(shù)控制策略的研究50-51
• 5.5 優(yōu)化控制策略的DTC仿真驗證與結(jié)果分析51-58
• 5.5.1 功率因數(shù)角與定子磁鏈給定值關(guān)系仿真51-56
• 5.5.2 磁鏈自適應(yīng)單位功率因數(shù)控制策略仿真56-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 第6章 船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的控制策略研究59-69
• 6.1 船槳模型59-62
• 6.1.1 船舶螺旋槳數(shù)學(xué)模型59-60
• 6.1.2 與船體作用后螺旋槳的數(shù)學(xué)模型60-61
• 6.1.3 船舶運動數(shù)學(xué)模型61-62
• 6.2 船槳模型的仿真62-64
• 6.3 船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的綜合仿真分析64-68
• 6.4 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文74-75
• 致謝75

【相似文獻(xiàn)】

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