基于永磁同步电机的船舶电力推进及其控制策略优化研究

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1、学校编码10390分类号U665.13学号201211824045密级糞蔞大孝硕士学位论文基于永磁同步电机的船舶电力推进及其控制策略优化研究指导教师:俞万能教授作者姓名：张军贤中请学位级别:硕士学科专业:船舶与海洋工程研究方向:船舶电力推进及其控制论文提交日期:2015年4月7日论文答辩日期：2015年5月31日学位授予单位:柒美大学学位授予曰期:2015年6月答辩委员会主席:张认成教授论文评阅人:学术诚信声明兹呈交的学位论文，足本人在导师指导K独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人或集体已经

2、发表或撰写过的研究成果。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。声明人（签名）:时间：}vtS丄if保护知识产权声明本人完全丫解集美大学有关保留、使用学位论文的规定，Eli�学校冇权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采n]影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意集美大学可以in+同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的仝部或部分内荇。作者(签名）：H导师(签名）:时同:i^>S.(,>if硕士学位论文基于永磁同步电机的船舶电力推进及其控制策略优化研究TheOptimizationResearchofShipEl

3、ectricPropulsionandControlStrategyBasedonPMSM学科门类：工学作者姓名：张军贤指导教师：俞万能教授专业名称：船舶与海洋工程学位授予单位：集美大学论文答辩日期：2015年5月31日基于永磁同步电机的船舶电力推进及其控制策略优化研究摘要随着电力电子技术、交流变频技术、现代控制技术以及新能源和新材料等高新技术的飞速发展，船舶电力推进系统在能源效率、机动可靠性和推进性能等方面的突破性进展，使得船舶电力推进技术的应用领域不断扩大，并决定着未来船舶的发展方向。永磁同步电机无疑是公认的船舶电力推进装置中推进电机的理想

4、选择，它的低速大转矩高效率优点可以保证船舶电力推进在复杂的工况环境里拥有良好的推进性能。但是由于船舶本身的工作条件比较恶劣，存在振荡现象和非线性、强耦合，大惯性滞后的动态特性，并且容易受到风、浪、流等外部干扰的影响，所以如何保证并提高船舶在行进中的推进效能便成为一个重要的研究课题。因此，本文开展基于永磁同步电机的船舶电力推进系统控制策略优化研究，针对船舶电力推进系统的动静态特性和负载特性，着重研究永磁同步电机矢量控制下的控制策略和算法优化，进一步提高系统的推进性能和安全性能。主要工作内容如下：1．收集国内外船舶电力推进系统的研究资料，分析船舶电

5、力推进系统结构特性，对永磁推进电机、矢量控制技术及螺旋桨负载特性逐个进行解析。研究各个模块的数学模型，并在Matlab/Simulink中建立永磁同步电机和船桨的仿真模型，验证其正确性。2．分析矢量控制双闭环下的永磁同步电机仿真模型，针对其稳态性能上的不足进行控制策略优化，在原有基础上增设一条转矩环控制，形成对转矩输出的直接调节，以有效减小转矩波动，达到减振效果。3．针对推进系统PI控制鲁棒性差和无在线自调整的缺点，在速度外环设计一种变论域范畴的嵌模糊控制器，使模糊输出具有在线自整定比例因子的功能，实现对控制算法的优化，改善系统动态特性和抗扰动

6、特性。同时，引入积分作用以有效抑制系统静态误差。4．结合以上优化成果，在Matlab中搭建完整的船-机-桨仿真模型，研究船舶电力推进及其控制系统从起动到稳定工作过程中变负载下的推进性能，以及各参数的输出波形，进行分析总结。关键词：电力推进；永磁同步电机；矢量控制；三闭环；嵌模糊控制；螺旋桨ITheOptimizationResearchofShipElectricPropulsionandControlStrategyBasedonPMSMAbstractWiththerapiddevelopmentofhigh-techtechnologie

7、s,suchaspowerelectronictechnology,ACfrequencyconversiontechnology,moderncontroltechnology,aswellasnewenergyandnewmaterials,theshipelectricpropulsionsystemhasabreakthroughinenergyefficiency,mechanicalreliabilityandpropulsionperformance,whichmakestheapplicationfieldofshipelect

8、ricpropulsiontechnologycontinuetoexpand,anddeterminesthedevelopmentdirectio