船舶轴带无刷双馈电机控制算法研究

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1、分类号学号M201271255学校代码10487密级硕士学位论文船舶轴带无刷双馈电机控制算法研究学位申请人：高举明学科专业：电气工程指导教师：万山明副教授答辩日期：2015年5月22日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofElectricalEngineeringTheResearchofMarineShaftBrushlessDoubly-FedMachine’sControlAlgorithmsCandi

2、date:GaoJumingMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:AssociateProfessorWanShanmingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确

3、方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士

4、学位论文摘要船舶电力长期依赖于柴油发电机组发电，由于使用的轻质油价格较高，使得船舶运营成本居高不下。无刷双馈电机作为一种新型的交流电机，在水泵和风机等负载的变频节能调速系统和变速恒频的风力发电系统、水力发电系统等中有着广阔的应用前景，经过长久的发展，无刷双馈电机本体日趋成熟，逐渐达到实用化的阶段。因此利用无刷双馈电机船舶轴带发电系统取代独立的船舶柴油发电机组受到关注。本文首先分析了无刷双馈电机的工作原理，推导了其在三相静止坐标系下的数学模型。通过坐标变换，进一步推导出无刷双馈电机在转子速旋转坐标系下的数学模型，大大简化的其

5、数学公式，本文的无刷双馈发电机仿真建模就是基于此数学模型。为了便于稳态分析，进一步推导出了无刷双馈电机的稳态等效电路。其次，详细地分析了无刷双馈电机船舶轴带独立发电系统标量控制算法的实现，并提出了一种提高系统动态响应的方法—电流前馈补偿。本文还提出了无转速传感器算法的实现。在转速传感器损坏的情况下，控制系统能自动辨识并切换至无传感器算法模式。利用MATLAB/SIMULINK的S函数对无刷双馈电机建模，并对整个独立发电系统、加入电流前馈补偿标量控制算法和无转速传感器算法分别进行了仿真分析。最后，搭建了无刷双馈电机船舶轴带独

6、立发电系统实验平台。模拟船舶用电负载变化、锚机全压启动等各种工况，对发出电压进行了实验分析。并且分别对有无加入电流前馈补偿算法以及有传感算法和无转速传感器算法模式进行了对比实验，实验结果进一步证明了理论的正确性。关键词：无刷双馈电机船舶轴带发电标量控制变速恒频发电I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTTheshipboardelectricpowersystemhasbeendependentondieselgeneratorset,whichmakingoperatingcostsstayhigh,causingen

7、vironmentalpollutionatthesametime.BrushlessDoubly-FedMachine(BDFM)havewideapplicationinthecontrol-frequencysaving-energyadjustablespeeddrive(ASD)systemsandtheconstant-voltageconstant-frequency(CVCF)variablespeedgeneration(VSG)systems.Afteralongdevelopment,BDFMgrad

8、uallyreachedthepracticalstage.Therefore,usingshipmainenginetodriveBDFMtogeneratehadcausedwidespreadconcern.Firstly,theworkingprincipleofBDFMhasbeenanaly