[發(fā)明專(zhuān)利]一種船舶軸帶無(wú)刷雙饋獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的矢量控制器及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610133331.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105703678B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宏達(dá);申乃軍;龐宇;龍飛;程鵬;蘭海;周磊;曲圣越;張斌;范偉遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/12
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/12;H02P21/22;H02P9/48;H02P9/10;H02P101/35
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于船舶發(fā)電自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及到一種采用無(wú)刷雙饋電機(jī)，基于DSP技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)變速恒頻獨(dú)立發(fā)電運(yùn)行的船舶軸帶無(wú)刷雙饋獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的矢量控制器及控制方法。本發(fā)明包括：包括傳感器電路、信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、DSP系統(tǒng)、電機(jī)功率模塊、電源系統(tǒng)。本發(fā)明采用了基于DSP處理器平臺(tái)完成了船舶軸帶無(wú)刷雙饋獨(dú)立發(fā)電的矢量控制器設(shè)計(jì)并采用功率繞組磁鏈定向控制算法，該發(fā)明不僅可以使船舶軸帶發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的變速恒頻運(yùn)行，在突加突減負(fù)載的狀況下也能保持良好的動(dòng)態(tài)性能，且該技術(shù)方法所需傳感器數(shù)量少，計(jì)算量小，可以在通用微處理平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，節(jié)約研發(fā)與生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶發(fā)電自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及到一種采用無(wú)刷雙饋電機(jī)，基于DSP技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)變速恒頻獨(dú)立發(fā)電運(yùn)行的船舶軸帶無(wú)刷雙饋獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的矢量控制器及控制方法。

背景技術(shù)

船用軸帶無(wú)刷雙饋發(fā)電機(jī)是一種新型的適用于定螺距螺旋槳船舶的軸帶發(fā)電機(jī)，它將近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型電機(jī)—無(wú)刷雙饋電機(jī)用于船舶的軸帶發(fā)電。這種發(fā)電機(jī)只需要在普通異步電機(jī)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，采用特殊的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，增加一個(gè)小容量的變頻器就可以在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)恒頻恒壓發(fā)電。它取消了滑環(huán)結(jié)構(gòu)，大大降低了故障率，提高了可維護(hù)性，同時(shí)減少了變頻器的容量需求，成本低廉，是比較理想的軸帶發(fā)電機(jī)。目前獨(dú)立運(yùn)行的船舶無(wú)刷雙饋發(fā)電系統(tǒng)主要采用以下兩種控制方法：

第一種方法是標(biāo)量控制方法，這種方法是將無(wú)刷雙饋電機(jī)看做是一個(gè)黑匣子，不管其內(nèi)部電磁關(guān)系，它采集功率繞組端的電壓頻率和幅值，然后和給定值進(jìn)行比較，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器輸出所需的控制繞組的電壓幅值和頻率。在這種方法中，發(fā)電機(jī)控制繞組輸出的頻率隨著主軸轉(zhuǎn)速的變化而改變，輸出的幅值隨著功率繞組的負(fù)載變化而改變，從而保證發(fā)電機(jī)輸出電壓的幅值和頻率滿(mǎn)足船舶電站要求，此方法的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，易于在處理器中實(shí)現(xiàn)，但此方法動(dòng)態(tài)控制效果差，當(dāng)轉(zhuǎn)速突變或者突加突減負(fù)載很容易造成系統(tǒng)的崩潰。

第二種方法是基于雙同步模型的矢量解耦控制控制方法，這種方法為實(shí)現(xiàn)定子兩套繞組的完全解耦控制，把功率繞組和控制繞組分別建立在各自的同步坐標(biāo)系下，進(jìn)行磁場(chǎng)定向。根據(jù)跟定功率繞組幅值和頻率可以得到p_r同步坐標(biāo)系功率繞組磁鏈給定量和磁場(chǎng)定向后求解出轉(zhuǎn)子電流與和得到和大小。由功率繞組在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流分量通過(guò)檢測(cè)功率繞組實(shí)際電壓值由再經(jīng)坐標(biāo)求得。這樣就可以求得控制繞組在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流分量的給定值再通過(guò)坐標(biāo)變化到求得控制繞組電流分量(c_r同步坐標(biāo)系)。此控制方法動(dòng)態(tài)效果好，對(duì)轉(zhuǎn)速突變及突加突減負(fù)載能具有很好的跟蹤效果，但此方法高度依賴(lài)電機(jī)參數(shù)，且電機(jī)參數(shù)又無(wú)法準(zhǔn)確獲得，這對(duì)實(shí)際控制有一定難度，同時(shí)此種方法需要進(jìn)行多次坐標(biāo)變換，計(jì)算量大，無(wú)法在通用微處理器上實(shí)現(xiàn)。

總之，采用以上這兩種方法雖能實(shí)現(xiàn)船用軸帶無(wú)刷雙饋獨(dú)立發(fā)電的控制，但都有其固有的缺點(diǎn)，對(duì)于大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用還需一段距離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種精度高，可靠性好，成本低廉的船舶軸帶無(wú)刷雙饋獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的矢量控制器。本發(fā)明的目的還在于提供一種動(dòng)態(tài)性能良好，易于在通用微處理器上實(shí)現(xiàn)的船舶軸帶無(wú)刷雙饋獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的矢量控制方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：