小型船舶电力推进系统的研究与仿真

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:danrushui_80
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船舶电力推进系统具有许多传统推进系统不可比拟的优势,是国内外船舶制造行业研究的热门。开展船舶电力推进系统的建模和仿真研究,对于船舶电力推进系统的设计和使用具有极其重要的意义。本文主要针对小型电力推进船舶,重点研究电力推进控制策略以及其负载特性。根据小型船舶特点,首先分析电力推进系统的负载一螺旋桨。研究螺旋桨敞水特征,阻力特性,并由此建立船桨数学模型和基于MATLAB/Simulink的仿真模型;根据小型船舶电力推进的特点,提出在推进电动机和螺旋桨之间加入减速器的设想,并建立起与船桨模型相结合的减速器模型。通过仿真分析在给定螺旋桨转速下,船舶的速度、所受推力以及螺旋桨的扭矩,仿真结果验证了模型建立的正确性和可行性。然后深入分析和研究异步电动机的在不同坐标系下的动态数学模型,并在MATLAB/Simulink中自行搭建其按转子磁链定向的仿真模块;并且对异步电动机矢量控制方式进行深入研究,对异步电动机在的空载启动和加载的情况下分别进行了讨论分析,验证了矢量控制运用于主推进电动机是可行性的。最后整合所建立的船桨模型、减速器模型、异步电动机模型以及矢量控制模型,建立小型船舶电力推进系统仿真模型,基于某实船对系统在分级起动、分级倒车和紧急刹车的工况下进行了仿真研究。仿真结果表明异步电动机在矢量控制下的性能较优,尤其是开始运行时,电流的脉动和转矩波动的幅度很小,在控制推进电动机转速稳定的情况下,加入减速器的电力推进系统运行稳点,并且船舶运动状态表现良好。
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