螺旋桨负载模拟装置回馈能量效率优化研究

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1、：：分类号密级ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文螺旋桨负载模拟装置回馈能量效率优化研究硕士研究生：张燕，指导教师：姚绪梁教授．学工程领域：电气工程论文主审人：张强教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：0UDC：编号：0工学硕士学位论文螺旋桨负载模拟装置回馈能量效率优化研究硕士研究生：张燕指导教师：姚绪梁教授学位级别：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedI

2、ndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng（MasterofEngineering）FeedbackEnergyEfficiencyOptimizationofPropellerPropulsionLoadSimulationCandidate:ZhangYanSupervisor:Prof.YaoXuliangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ElectricalEngineerin

3、gDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity摘要随着船舶推进技术以及现代电力电子技术的发展，电力推进系统作为动力系统来模拟螺旋桨的运行状态得到了广泛应用。在电力推进系统中，螺旋桨是不可或缺的一部分，它的负载特性对船舶性能意义重大。无刷直流电机以电子换相取代了机械换相，避免了传统直流电机中电刷和换向器带来的问题。本文中将无刷直流电机当做螺旋桨负载模拟电机，使之模拟螺旋桨的

4、负载特性。首先通过分析螺旋桨负载模拟的基本原理，研究螺旋桨本身的负载特性，分析不同工况下的转矩特性曲线，并进行相应系数的改进；之后依据螺旋桨和船体两者之间的相互关系，把它们当做一个整体，建立数学模型，并搭建船桨仿真模型。针对负载电机主要工作状态，分析无刷直流电机回馈制动控制策略。针对传统单臂斩波产生非导通相续流以及双臂斩波开关损耗大和存在临界转速的缺点，提出一种新型PWM斩波方式：PWM_OFF_PWM。基于此，研究PWM_OFF_PWM对于抑制非导通相续流的有效性，并且推导通过调节占空比抑制换相转矩脉动的转速范围

5、；在此之后，推导直流母线回馈电流关于转速和占空比的关系表达式，得出结论：可以通过调节占空比来调节直流母线回馈电流，从而对回馈效率进行调节。搭建螺旋桨负载模拟仿真模型，其中，负载电机的输入量是转矩，来自于螺旋桨的输出转矩，通过对负载电机进行合理控制，实现它对螺旋桨转矩特性的模拟。对船舶启动和倒车两种典型工况下的情况进行仿真分析，结果表明本文中所采用的负载电机控制策略是合理的，能够使无刷直流电机正确地模拟出螺旋桨负载特性。基于现有的无刷直流电机的硬件实验平台，通过对实验波形进行分析，验证硬件实验平台的可行性。关键词：无

6、刷直流电机；螺旋桨负载模拟；回馈制动；PWM_OFF_PWM斩波；回馈效率优化ABSTRACTWiththedevelopmentofshippropulsiontechnology,ithasbeenwidelyusedthatpowerpropulsionsystemasapowersystemtosimulatetherunningstateofthepropeller.Thepropellerisanimportantpartofthepowerpropulsionsystem,foritsloadchar

7、acteristicsaffecttheperformanceoftheshippowerpropulsionsystem.ThebrushlessDCmotorreplacesmechanicalcommutationwithelectroniccommutation,thispaperwilluseitasloadmotortostudythepropellerloadsimulationcontrolstrategy.Firstly,basedonthebasicprincipleofthepropeller

8、loadsimulation,theloadcharacteristicsofthepropellerarestudied,andthetorquecharacteristiccurvesunderdifferentworkingconditionsareanalyzed,andthecorrespondingcoefficientsareimproved.