小型船舶主电力推进装置的设计与研究

论文摘要

随着电力电子技术和交流电机变频调速技术的发展,电力推进技术在船舶上的优越性日益突出,应用范围也不断扩大。目前,我国电力推进技术的应用还不广泛,使用的新产品和船型不多。而西方国家在电力推进技术方面一直处于世界领先水平,各大船舶电力推进生产厂商都有自己的电力推进系列产品生产并投入实际运营中。当前,越来越多的小型船舶采用了电力推进,其核心是推进电机及其驱动控制。本文选取了“法臻号”工作船作为研究对象,深入研究其调速控制,并为其主电力推进装置进行配置选型。本文首先分析了当前国内外船舶电力推进技术的应用现状及其发展,对研究对象作了定义。其次,比较分析不同类型的电动机,选定永磁同步电动机及其型号,并通过数学模型对其控制策略进行比较选择。再次,综述变频调速理论,比较交—交变频调速系统和交—直—交变频调速系统各自特点,对变频器进行选型设计。接着比较不同类型的推进器,选定普通原型的螺旋桨,并对其推进特性进行分析,确定螺旋桨的各项基本参数。最后,根据理论研究,对永磁同步电动机的矢量控制策略和直接转矩控制策略进行了仿真与分析。本文通过电机理论、变频调速理论和推进器特性的分析,对电动机、变频调速系统和推进器进行了配置和选型设计,为小型船舶主电力推进装置的设计与研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 船舶电力推进技术的国内外状况
• 1.3 本文的主要工作和内容
• 第2章 电动机的配置与选型设计
• 2.1 电动机的类型与比较
• 2.2 永磁同步电动机的数学模型
• 2.2.1 坐标变换
• 2.2.2 dq0旋转坐标系下的数学模型
• 2.2.3 MT轴系下的数学方程
• 2.2.4 复合坐标系下数学模型的解耦
• 2.3 永磁同步电动机的控制策略
• 2.3.1 永磁同步电动机的矢量控制
• 2.3.2 永磁同步电动机的直接转矩控制
• 2.4 永磁同步电动机的选型
• 第3章 变频调速系统的配置与选型设计
• 3.1 变频调速原理
• 3.2 交—交变频调速系统
• 3.3 交—直—交变频调速系统
• 3.4 变频器的选型
• 第4章 螺旋桨的配置与选型设计
• 4.1 螺旋桨的类型与比较
• 4.2 螺旋桨特性
• 4.2.1 转动惯量
• 4.2.2 自由航行特性
• 4.2.3 反转特性
• 4.2.4 阻力特性
• 4.2.5 螺旋桨与船体的相互作用
• 4.3 螺旋桨的选型
• 第5章 系统仿真与分析
• 5.1 永磁同步电动机矢量控制的仿真与分析
• 5.2 永磁同步电动机直接转矩控制的仿真与分析
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历