船舶电力推进自动控制系统的研究与设计

论文摘要

随着电力电子技术和交流变频调速技术的发展,船舶电力推进系统又得到了国内外船舶设计与研究机构的高度重视。本文以船舶电力推进系统为研究对象,针对系统中的永磁同步电动机结构特点、螺旋桨的扭矩特性、控制系统中的主要元件——电力电力器件（IGBT）的驱动和保护特点进行了深入的分析和研究,提出了自动控制并联IGBT稳态均流的方法,建立了永磁同步电动机、螺旋桨扭矩的数学模型以及船舶电力推进永磁同步电动机直接转矩控制的仿真模型,基于PLC技术,针对船舶电力推进自动控制系统进行了设计,通过PROFIBUS-DP通讯接口实现了PLC与变频器数据交换,并对推进电动机和吊舱的控制进行了程序编写。利用MATLAB/Simulink仿真软件,对船舶推进电动机起动、加速减速、突加突减负载进行仿真验证,仿真结果表明了本文设计的船舶电力推进控制系统的可行性。本文对船舶电力推进自动控制系统所做的探讨性研究,是对船舶电力推进技术的继承和发展,希望对船舶电力推进控制技术在国内的推广和应用有所帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 本文完成的工作
• 第2章 船舶电力推进系统的研究
• 2.1 船舶电力推进系统组成
• 2.2 永磁同步电动机
• 2.2.1 PMSM的结构与特点
• 2.2.2 PMSM控制理论
• 2.2.3 PMSM的数学模型
• 2.3 螺旋桨的转矩特性及数学模型
• 第3章 基于IGBT的调速控制系统的研究
• 3.1 变频调速系统
• 3.2 IGBT的研究
• 3.2.1 IGBT结构特点和工作原理
• 3.2.2 IGBT的工作特性
• 3.2.3 IGBT的驱动要求
• 3.2.4 IGBT的保护
• 3.3 IGBT的并联均流
• 3.3.1 影响电流均衡的因素
• 3.3.2 IGBT并联均流控制
• 第4章 船舶电力推进自动控制系统的总体设计
• 4.1 船舶电力推进自动控制系统的设计
• 4.2 控制系统所需硬件设备及选择
• 4.2.1 变频器的选择
• 4.2.2 PLC及其扩展模块的选择
• 4.3 PLC与变频器的通信
• 4.4 船舶电力推进自动控制及其程序的设计
• 4.4.1 推进电动机的自动控制
• 4.4.2 回转吊舱的自动控制
• 4.4.3 船舶电力推进自动控制程序
• 第5章 船舶推进PMSM直接转矩控制的建模仿真
• 5.1 PMSM直接转矩控制建模仿真的实现
• 5.2 船舶推进PMSM直接转矩控制的仿真结果与分析
• 5.2.1 永磁同步电动机定子磁链轨迹仿真
• 5.2.2 船舶推进PMSM起动过程仿真
• 5.2.3 船舶推进PMSM加速、减速仿真
• 5.2.4 船舶推进PMSM突加、突减负载仿真
• 第6章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 船舶电力推进自动控制系统的部分程序
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历