【摘 要】
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螺旋桨负载模拟控制系统作为电力推进系统研究中重要的一环,已经广泛应用于电力推进系统的测试环节。永磁同步电机因为功率密度高、体积小、启动转矩大、温升低等诸多优点,适合用在螺旋桨负载模拟控制系统中。本文以螺旋桨负载模拟控制系统作为研究对象,首先介绍了课题的研究意义以及电力推进技术、负载模拟系统的国内外发展现状,其次对船舶螺旋桨负载特性进行研究,对永磁同步电机进行介绍。阐述了永磁同步电机的矢量控制原理,
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螺旋桨负载模拟控制系统作为电力推进系统研究中重要的一环,已经广泛应用于电力推进系统的测试环节。永磁同步电机因为功率密度高、体积小、启动转矩大、温升低等诸多优点,适合用在螺旋桨负载模拟控制系统中。本文以螺旋桨负载模拟控制系统作为研究对象,首先介绍了课题的研究意义以及电力推进技术、负载模拟系统的国内外发展现状,其次对船舶螺旋桨负载特性进行研究,对永磁同步电机进行介绍。阐述了永磁同步电机的矢量控制原理,简述了电压空间矢量脉宽调制技术SVPWM的原理和算法实现过程。针对PI控制器快速性与超调的矛盾和抗扰能力差的问题分别在推进电机转速环和负载模拟电机电流环设计了自抗扰控制器。给出螺旋桨负载模拟对拖控制系统的设计方案,介绍了系统组成,在Matlab/Simulink环境下搭建了螺旋桨计算仿真模块、推进电机和负载模拟电机的仿真模块。进行船舶航行仿真,仿真结果表明,本文所设计的螺旋桨负载模拟系统可以实现负载模拟的功能,自抗扰控制器较好地解决了PI控制器快速性与超调的矛盾、对负载模拟电机电流环的扰动有显著的抑制效果,负载转矩-转速的曲线符合螺旋桨负载特性曲线。为了更好地验证所设计系统的可行性,在以dSPACE实时仿真系统为核心的螺旋桨负载模拟控制系统硬件平台上进行了实验,实验平台包括MicroLabBox控制实验箱、上位机、推进电机、负载模拟电机等。搭建了快速控制原型半实物仿真模型,使用ControlDesk 7.0设计了上位机界面。进行船舶航行模拟实验,实验结果表明,所设计的基于自抗扰控制器的螺旋桨负载模拟控制系统能较好地模拟螺旋桨负载特性,完成对电力推进系统的模拟加载。
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