水利工程评工程师文章基于异步电力测功机的船舶推进电机控制

　　电力对于生产和社会的进步来说作用是非常大，人们的生活也离不开电力。本文主要研究的是电力对船舶的一些推进作用，文章是一篇水利工程评工程师文章，题目是基于异步电力测功机的船舶推进电机控制。
　　【摘要】对于研究电力对船舶的推进作用主要是通过研究推进电机的控制进行研究。通过建立控制及系统的模型，利用异步电力测功机来模拟船舶的特性，从而研究对推进电机的控制。在本文中主要通过研究分析对异步电力测功机的研究来讨论分析船舶的推进电机控制的能力及有效性。

　　【关键词】异步电力测功机,船舶,推进,电机控制

　　采用电力来实现推进作用，主要是可以实现高效可靠并且污染较少的效果和目的。这种使用方式在船舶中的使用范围是比较大的，根据相关的数据统计，船舶在相同的条件下，使用柴油机进行推进要比使用电力推进多消耗10%左右的油量。研究推进电机的控制能力是研究船舶电力推进的主要问题。在实验室的研究中，进行模型测试，检查控制方法的可行性;船舶在运行的过程中，检查电机是否可以正确的运转及反应等。以上这些研究不但需要营造复杂的实验室环境，同时对于技术的要求也是比较高的，而这些都是我们需要解决的问题。

　　1 教学模型

　　在本次研究中我们主要以鼠笼式的异步电动机为例，在电机的转子端的电压是零。如果我们假定在电动机的磁路是线性的，在转子和定子中产生的绕组电流的磁势在空间中的分布呈现正弦分布。如果我们对于内部的损耗忽视，对于磁饱和和涡流效果不计，同时不考虑外部的频率及温度的影响，建立相应的异步电动机教学模型

　　2 矢量控制的原理及仿真

　　异步电动机在建立的数学模型中，经定子的矢量电流分解为两个分量，但是为了要达到对电机的转矩精准的控制效果，将这两个电流分量等效为类似于直流电机的转矩分量，在这个过程中需要进行坐标的定向，也就是在坐标中制定特定的坐标，在这个时候坐标下的两个定子电流的分量就是励磁分量及转矩分量。比较常用的定向的方式为三种，分别为定子磁场定向、转子磁场定向、气隙磁场定向。在这三种方式中，只有转子磁场定向真正的实现了解耦控制，也是目前在实际应用中使用最广泛的一种定向方式，在本次的研究中我们主要讨论的就是这种定向方式。

　　根据磁场定向技术进行异步电机的矢量原理主要是在电机经过设定后转速与实际的转速相互比较，通过对速度控制器的输出来推进电机进行定转矩的电流分量，电机的给定励磁电流分量通过坐标中的矢量进行确定，而推进电机的实际转矩则可以通过计算来获得。给定励磁电流的分量以及给定转矩的电力分量经过了坐标的改变后，我们可以得到定子的三相电流，这种电流与推进电机中的实际三相电流经过比较厚，输入到电流滞环的PWM单元中，经过相应的输出PWM波控制着逆变器中的开关，实现电流的通断功能，最终控制了推进电机在预先设定的转速的运行和转动。

　　对于推进电机矢量的控制仿真主要是建立相应的仿真模型，在模型中预先设置电机的推进参数，主要参数包括额定功率、额定电流、额定电压、额定频率、电阻、电流及摩擦系数等。在上面我们分析矢量的控制中，进行直接的转矩控制是不需要进行磁场定向及坐标的复杂变化的，所以在这个过程中转矩对于设置的反应速度是比较快的，这样也就非常适合对于负载电机的控制操作。

　　3 电机互相反馈的研究理论基础及分析

　　对于推进电机的研究主要采用的是矢量控制，我们利用变频给定电机转速，在电机运转的过程中处于电动机的状态，而负载电机和推进电机由机械的轴进行了直接的连接，这样就采用了直接的转矩控制，这种控制方法与负载电机的控制相比，因为在使用了同轴相连的电机来实现推进，所以不会利用转速环，这样就可以直接给定负载电机一个电磁转矩，保持了工作中的发电机状态。在这个电机的互馈工作面中，主要的转速是由于推进电机的给定实现了控制，所以负载的多少有控制负载电机的转矩在实现控制和改变。

　　在我们建立的互馈平台的模型中，推进电机的主要矢量控制模块保证了整个模型是一个整体，保证了模型的完整性，负载电机的直接转矩控制系统替代了在模块中建立的速度环，通过外部进行直接给定转矩，这两个模块经过中间的机械轴模型达到了连接的目的。在机械轴模型中，输入了这两种模块的转速模块控制。在进行仿真模型开始操作的时候，将推进电机的给定转速设定为每分钟300转，负载电机的给定转矩为-15N・m，当运转5s后，转矩达到-25N・m。在推进电机和负载电机进行转矩和转速突然改变的时候，都可以保持快速并且稳定的运转，两种电机的机械转速是相同的。但是负载电机转矩的相应比较快，同时发生的麦脉动也是比较大的，而推进电机在要比负载电机稍大一些。在整个的系统中，转速促使推进电机的改变，按照相对应的曲线，保持负载电机转矩与负载转矩的相呼应。这样也就实现了利用电机平台来对负载特定的有效模拟，也就达到了对于推进电机实现控制性能的研究目的。

　　4 结语

　　对于研究电力对船舶的推进作用主要是通过研究推进电机的控制进行研究。通过建立控制及系统的模型，利用异步电力测功机来模拟船舶的特性，从而研究对推进电机的控制，而研究推进电机的控制能力是研究船舶电力推进的主要问题。采用电力来实现推进作用，主要是可以实现高效可靠并且污染较少的效果和目的。这种使用方式在船舶中的使用范围是比较大的，根据相关的数据统计，船舶在相同的条件下，使用柴油机进行推进要比使用电力推进多消耗10%左右的油量。在本次的研究中，我们主要讨论的是数学模型的建立、矢量控制及研究互聘平台的理论基础及结果分析，通过研究分析我们发现，基于异步电力测功机实现对船舶推进电机的控制，需要我们投入更多的研究精力，收集大量的研究数据和资料，在保证在研究过程中大量的理论需要。通过建立电机的互馈仿真平台，能够有效的推进电机的矢量控制效果，通过控制电机的转速，将负载电机与推进电机实现连接，通过直接的转矩控制来实现矢量控制。利用模型试验研究，我们可以确定研究的可行性，为今后的船舶推进电机控制研究提供研究基础和可行性参考。

　　参考文献：

　　[1]田颖，金振华，聂圣芳等.交流电力测功机控制系统的研究[J].汽车工程.2014.1(36)，125―128.

　　[2]郭昊昊，刘彦呈，任俊杰，基于异步电机测功机的船舶推进电机控制[J].大连海事大学学报.2014.40(2)，96―100.
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