船舶电力推进负载模拟系统研究.pdf

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1、第37卷第2期2015年2月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．37，No．2Feb．，2015船舶电力推进负载模拟系统研究何琪(浙江国际海运职业技术学院，浙江舟山316021)摘要：首先对船舶电力推进负载模拟系统的原理进行数学上的理论证明和推导，然后建立电力推进螺旋桨负载模拟系统，最后通过空间矢量脉冲宽度调制SVPWM控制算法，搭建Simulink仿真模型进行仿真。仿真结果证明，模拟系统所采用的模拟原理和方法的合理性。此方法也可应用于其他的电气传动模拟系统。关键词：电力推进

2、；模拟系统；实时仿真中图分类号：U664．3文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)02—0128—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．02．027ResearchofloadsimulationsystemformarineelectricpropulsionHEQi(ZhejiangInternationalMaritimeCollege，Zhoushan316021，China)Abstract：Thispaperfirstly，deducethepr

3、incipleofshipelectricpropulsionsystemloadsimulation，thenbuildelectricpropulsionpropellerloadsimulationsystem．Finally，usethespacevectorpulsewidthmodulationSVPWMcontrolalgorithmandbuildSimulinksimulationmodelforsimulation．Thesimulationresultsprovetherational

4、ityofthesimulationsystemusedbythesimulationprinciplesandmethods，andhassomepromotional．Thismethodcanbeappliedtootherreferenceanalogelectricdrivesystems．Keywords：electricpropulsion；simulationsystem；real—timesimulation0引言船舶电力推进跟其他推进方式相比，具有工作噪音极小、效率高、功率密度大、可操作

5、性强、机动性灵活、既环保又节能等优点。这些优点使其成为国内外船舶制造界和高校科研院所的研究热点。每一个投入到实际当中的系统需要经过严格的实验结构才能转入到实际当中，因此尽量降低实际环境因素变化所带来的研制成本，降低实际应用中可能出现各种问题的可能性，才能在实际推进系统能够多次地在模拟实际环境中只需要适当改变参数就能够进行验证。最后，考虑到研发周期、实验装置调试、系统性能的改进等因素，在实验室利用计算机仿真技术建立适当的模拟仿真系统，是一种快速几乎无成本验证结果的方式，降低了研发的风险。轨道电力牵引、轧钢中电

6、气传动系统的推进系统的原理、功率等级和控制算法都与船舶电力推进系统收稿13期：2014—10—19；修回日期：2014—1l一10作者简介：何琪(1980一)，男，讲师，主要研究方向为船舶自动化。有很许多相似之处。目前，众多的文献中都只提及对模拟系统实验形式、负载模型和控制策略，但缺少对负载模拟原理的推导和结果的详细分析¨。2·。本文对船舶电力推进中螺旋桨负载模拟系统的原理进行推导，并采用合适的模拟系统控制策略对系统的动态过程进行分析。最后，利用Simulink仿真功能，对动态调节过程和静态性能进行仿真和证

7、明。为检验模拟原理的正确与否，还在实际的小比例螺旋桨模拟系统中进行仿真实验。1模拟系统原理目前用于船舶推进的电动机绝大多数采用高速的推进电机。为了使其能够与低速的负载进行匹配，需要在推进电机和螺旋桨间配备减速箱。因此，对带减速器的推进系统进行研究具有非常重要的实际意义。首先为船舶推进系统中的轴系建立模型，然后利用数学知识推导出模拟系统原理方程。船舶推第2期何琪：船舶电力推进负载模拟系统研究·129·进系统结构如图1所示，主要包括螺旋桨、减速器和推进电机等。建立的船舶推进模拟系统如图2所示，主要由联轴器、推进

8、电动机、模拟电动机和扭矩传感器等组成。通过控制模拟电动机的输出转矩，使模拟系统与实际推进电机的轴负载转矩相等，便可模拟实际的负载特性¨一．螺旋桨／m图l船舶推进系统的结构示意图Fig．1Schemati,1diagramoftheactualsyste图2船舶推进模拟系统结构示意图Fig．2Schematicdiagramofthesimulationsystem对于实际中的船舶电力推进系统轴系结构，在忽略静止、