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《大连海事大学》 2010年
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开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究

许爱德  
【摘要】: 近年来,随着电力电子技术、新型电机控制理论及信息技术的迅猛发展,船舶电力推进在民船、商船乃至军用船舶上面都得到了空前的发展。而开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、成本低、控制灵活等优点,将其应用于船舶电力推进系统中有着重要的意义。论文研究目的在于根据螺旋桨对推进电动机的特性要求和SRM的性能特点,将SRM作为螺旋桨的推进电机应用到船舶电力推进中,并就此应用过程中存在的问题进行详细的研究,为实际应用提供理论依据。 首先针对开关磁阻电机模型的非线性、强耦合的特点,提出将遗传算法(GA)和模糊神经网络(ANFIS)相结合的方法,建立SRM的电感和转矩模型。仿真结果表明,所建模型相比于其他SRM建模方法具有更快的收敛速度,精度和泛化能力也得到了改进。将该模型应用到SRM的控制系统仿真中,通过与实际控制系统进行对比,两者结果基本一致,证明了建模方法的正确性。 其次针对螺旋桨图谱建模比较复杂的缺点,采用回归算法进行螺旋桨的推力和扭矩计算的方法,在Matlab/Simulink环境下建立了船桨的模型,为整个系统的仿真打下了基础。 然后对SRM的功率变换器的拓扑结构进行了研究,分析了各种拓扑结构的工作原理及特点。针对半桥式功率变换器拓扑结构,提出了将智能功率模块IPM应用到主电路中的方法,并从理论、仿真和实践三个方面验证了其可行性。 另外为减小开关磁阻电机的转矩脉动,论文借鉴交流感应电机的直接瞬时转矩控制方法,将此理论引入到SRM的控制策略中,并通过分析基本电压矢量控制下转矩失控的原因,提出了一种通过新增空间电压矢量优化直接转矩控制的新方案,同时搭建了硬件平台进行验证。仿真和实验证明,新方案实现了转矩脉动的最小化,有效的抑制了转矩脉动。 最后,建立了系统仿真模型,进行了船舶启动、停止和倒车过程典型工况的仿真,对各种工况下对推进电机的要求进行了分析,为实船操作提供了理论依据。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:U664.14

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