船舶电力推进系统的仿真研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文船舶电力推进系统的仿真研究硕士研究生：赵艳琪．指导教师：孟繁荣副教授学科、专业：电气工程论文主审人：张敬南副教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船舶电力推进系统的仿真研究硕士研究生：赵艳琪指导教师：孟繁荣副教授学位级别：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ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeo

2、fM.EngResearchonSimulationofShipElectricPropulsionSystemCandidate:ZhaoYanqiSupervisor:AssociateProf.MengFanrongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectricalEngineeringDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity船舶电

3、力推进系统的仿真研究摘要电力推进系统节约能源，经济高效，是国内外船舶行业研究的热门，在船舶中已经得到较为普遍的应用。本文以船舶电力推进系统为背景，建立了包含变频器、电机、螺旋桨负载的电力推进系统的仿真模型。并在正常模型基础上建立故障模型，对船舶及时进行维护，保障船舶安全稳定运行。首先，针对二极管中点箝位H桥型变频器的拓扑结构，分别采用载波层叠和载波移相的SPWM控制策略以及SVPWM控制策略，针对两种控制策略的机理进行详细的理论分析和仿真研究。其次，按转子磁链定向的方式建立了五相感应电动机在矢量空间解耦下的数学模型，对控制器进行详细设计。并分析研究了预测控制模型，针对电

4、机的数学模型和结构，对比分析了PI控制和将预测控制与PI结合的控制策略，针对这两个控制方法分别进行仿真。在次，分析研究螺旋桨的工作特性，对推力系数和阻力系数等主要参数进行了修正，利用切比雪夫多项式对修正后的曲线进行拟合，完成对船机桨数学模型的建立，对船舶的正航和倒航工况进行仿真模拟。最后，在电力推进系统正常模型的基础上，重新建模，建立系统故障仿真模型。对变频器故障建立了变频器IGBT开路故障仿真模型。针对电机建立了缺相故障的仿真模型，根据各种故障所得故障特征曲线，可以及时发现故障，对电力推进系统进行维护，保障船舶的安全稳定运行。关键词：SVPWM控制策略；电机建模；螺旋

5、桨负载；故障建模船舶电力推进系统的仿真研究ABSTRACTElectricpropulsionsystemiseconomicalandefficient,alsocansaveenergy.Itisapopularresearchindomesticandforeignshippingindustry,andhasbeenwidelyusedinships.Basedontheshipelectricpropulsionsystem,thesimulationmodelofelectricpropulsionsystemwithinverter,motorandpro

6、pellerisbuilt.Thefaultmodelisestablishedonthebasisofnormalmodelandtheshipismaintainedintimetoensurethesafeandstableoperationoftheship.Firstly,thetopologicalstructureofthediodeintermediatepointclampHbridgeconverterisproposed.TheSVPWMcontrolstrategyandSPWMcontrolstrategyofcarriercascadeand

7、carrierphaseshiftarerespectivelyusedfortheoreticalanalysisandsimulation.Secondly,themathematicalmodelofthefive-phaseinductionmotorinthevectorspaceisestablishedaccordingtotherotorfluxorientation.Thecontrollerisdesignedindetailandthepredictivecontrolmodelisalsoanalyzed.Base