船用双馈轴带变速恒频装置设计技术研究

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1、+分类号：TM1密级：公开UDC：621.3编号：S2015-711-08中国舰船研究院硕士学位论文船用双馈轴带变速恒频装置设计技术研究作者：李骁指导老师：刘赟研究员学科专业：轮机工程上海船用柴油机研究所二○一五年三月摘要船舶轴带系统可以利用船舶主机功率储备裕量，提高船舶能效，对节能减排、降低船舶运营成本有重要意义。由于双馈电机便于变速恒频运行，可实现独立的有功、无功调节，具有深度进相运行能力，且易于稳定运行，具备四象限运行特性，所需变流器容量较小（电机转差功率），随着电力电子技术和电机控制技术的发展，将双馈电机引进轴带系统有现实

2、意义。控制双馈电机转子交流励磁的变速恒频装置是双馈轴带系统的关键设备，国内理论相关研究较多，但工程应用较少。本文归纳对比了不同的船舶轴带方案，总结国内外发展现状及研究趋势，选取双馈轴带变速恒频装置作为研究对象开展工作。首先建立了双馈电机数学模型，分析双馈电机运行原理；采用双PWM变流器变速恒频装置为双馈电机提供交流励磁，建立双PWM变流器数学模型；在Simulink中搭建了双馈轴带仿真系统，开展了不同工况下的仿真研究，验证了数学模型和控制方法的正确性；详细分析了双馈轴带系统变速恒频装置的主电路和控制器需求，设计并开发了变速恒频装置

3、主回路和控制器，编制DSP控制软件；最后搭建了小功率双馈轴带系统变速恒频装置试验系统，在不同工况下进行运行试验，试验结果表明，变速恒频装置可以控制轴带双馈电机进行变速恒频发电运行和有功无功解耦控制，实现了设计功能。本文的研究成果可推广应用于船舶轴带发电系统中，具有较大的推广价值。关键词：轮机工程；变速恒频；双馈电机IABSTRACTShipshaftsystemcanusethepowerreserveofshipmainenginetoimproveshipenergyefficiency,whichisimportantfor

4、energyconservationandreductionofshipoperationcosts.Doubly-fedinductiongenerator(DFIG)iseasytorealizeVariable-SpeedConstant-Frequency(VSCF)operation,astoasindependentactiveandreactivepowerregulation.DFIGhastheabilityoffour-quadrantoperationandrequiressmallerconverterca

5、pacity(slippower).Withthedevelopmentofpowerelectronicstechnologyandmotorcontroltechnology,applyingDFIGinshaftsystemhaspracticalsignificance.VSCFdevicethatcontrolsDFIGrotorexcitationisthekeyequipmentofDFIGshaftsystem.Therearesometheoreticalresearchindomestic,butenginee

6、ringapplicationsarerare.Thisstudysummarizedthecomparisonofdifferentshipshaftsystemsandthestatusquoanddevelopmenttrendofdomesticandinternationalresearch.VSCFdeviceoftheDFIGshaftsystemwasselectedasstudysubjectbasedoncomparisonresultsanddevelopmenttrends.Firstly,thestudy

7、establishedaDFIGmathematicalmodeltoanalyzeDFIGoperatingprinciples.Then,thedoublePWMconverterwasselectedasVSCFdevicetoprovideDFIGrotorACexcitation.ThestudyestablisheddualPWMconvertermathematicalmodel.Withtheforegoingmathematicalmodel,thestudybuiltaDFIGshaftsystemsimula

8、tionmodelinSimulinkandsimulationswerecarriedoutunderdifferentconditionstoverifythemathematicalmodelandcontrolmethods.Thestud