[發明專利]一種推進控制系統零轉速下的優化控制方法

有效

• 申請號: 201910000045.1
• 申請日: 2019-01-01
• 公開（公告）號: CN109747802B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 葛啟楨;耿鵬;周興;胡國昭
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: B63H21/21
• 分類號: B63H21/21;B63H21/22
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種推進控制系統零轉速下的優化控制方法，駕控臺推進手柄向推進控制單元輸出轉速指令，推進控制單元向推進變頻器輸出轉速指令，推進變頻器向感應異步電機輸出勵磁電流；推進控制單元采集駕控臺推進手柄的給定指令后，通過低轉速滯環比較方法進行駕控臺推進手柄的零轉速位置檢測，并根據感應異步電機的參數及船舶應用工況進行零速保護延時設置；逆變脈沖被封鎖后推進變頻器將與感應異步電機的勵磁電流切除；本發明方法一方面可以降低船舶在該特定工況下的系統損耗，另一方面避免了特定船型在長期給定零轉速同時被拖帶，推進螺旋槳長期能量回饋導致系統設計復雜性提升、可靠性下降的情況。

技術領域

本發明屬于變頻傳動技術領域，具體涉及一種采用交流感應電機的推進控制系統零轉速下的優化控制方法，用于提升交流變頻推進系統在船舶推進控制過程中的系統性能。

背景技術

隨著節能減排的要求以及船舶舒適型的需求提升，電力推進系統在船舶上的應用需求日益增加。

相比其他型式的船用推進電機，交流異步電機以其技術的成熟可靠以及設備的成本優勢，成為電力推進系統船舶主要的動力輸出裝置。交流異步電機的工作原理是外部電源向電機定子繞組提供所需頻率的三相旋轉電壓，經過電機內部阻抗產生勵磁電流，從而產生與外部電源頻率一致的氣隙旋轉磁場，由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩，從而實現機電能量轉換。因此，勵磁電流是驅動交流異步電機必不可少的條件。

在變頻驅動系統的電機控制技術中，勵磁電流通過推進變頻器的逆變功率單元輸出至電機定子繞組，電力推進船舶駕駛一般可通過一套無極調速的操控手柄進行轉速的線性給定，電機給定轉速與勵磁頻率成正比，當電機給定轉速為零時，勵磁電流變為直流，其直流電流大小與推進變頻器與感應電機的識別參數有關。并且在推進變頻器的算法設計過程中，由于感應電機的參數識別精度誤差因素，以及基于提高電機零轉速下啟動轉矩的考慮，會提高零轉速下直流勵磁電流數值，適當進行電機過勵。在采用強制風冷或水冷的船用交流異步推進電機應用場合，適當的過勵磁對電機及推進變頻器均無任何影響。

但是在船舶處于長期給定零速或短時停靠過程中，若推進變頻器的逆變功率單元一直處于運行狀態，則推進變頻器將長期為電機提供勵磁電流，由于電機以及推進變頻器在通電情況下均存在能量損耗發熱，各散熱輔助裝置也均需處于工作狀態，提高了在船舶操船過程給定零速過程中的系統損耗。

另外，若逆變功率單元處于運行狀態下船舶推進電機給定轉速給定零轉速，并且船舶處于被拖帶工況下，螺旋槳將通過電機推進變頻器回饋能量，需要通過可吸收或損耗能量的裝置將回饋能量吸收，以保護推進變頻器直流母線上的設備，提升了系統的復雜性以及設備投入成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種推進控制系統零轉速下的優化控制方法，優化采用變頻感應電機的推進系統在零轉速下，由于人為因素長期零轉速給定所導致的電力推進系統功率損耗問題，同時可以解決部分特定船型在處于被拖帶工況下，螺旋槳的能量回饋問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種推進控制系統零轉速下的優化控制方法，基于駕控臺推進手柄、推進控制單元、推進變頻器和推進用感應異步電機組成的推進控制系統，所述的推進控制單元安裝在遙控單元內，步驟如下：駕控臺推進手柄向推進控制單元輸出轉速指令，推進控制單元向推進變頻器輸出轉速指令，推進變頻器向感應異步電機輸出勵磁電流；推進控制單元采集駕控臺推進手柄的給定指令后，通過低轉速滯環比較方法進行駕控臺推進手柄的零轉速位置檢測，并根據感應異步電機的參數及船舶應用工況進行零速保護延時設置；逆變脈沖被封鎖后推進變頻器將與感應異步電機的勵磁電流切除，可以在船舶推進控制手柄處于長期給定零速或船舶短時停靠過程中，降低或停止推進變頻器輸出至推進變頻感應電機的輸出勵磁電流。

所述的一種推進控制系統零轉速下的優化控制方法，其駕控臺推進手柄配置零轉速機械閉鎖，以實現在無人按下解鎖按鈕的情況下，推進手柄推至零轉速時被鎖定，當不需要感應異步電機進行直接正反轉切換的情況下可以從操作模式上增加零轉速時的停留時間。