[發(fā)明專利]一種混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210028473.7
• 申請(qǐng)日: 2022-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114248882A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧翔天;王泉文;何學(xué)民;張耿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B71/00
• 分類號(hào): B63B71/00
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

1.一種混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括：

雙燃料主機(jī)模擬模塊，用于通過(guò)第一永磁同步電動(dòng)機(jī)模擬雙燃料主機(jī)，為螺旋槳提供動(dòng)力；

推進(jìn)電機(jī)模擬模塊，用于通過(guò)第二永磁同步電動(dòng)機(jī)模擬推進(jìn)電機(jī)，為螺旋槳提供動(dòng)力；

電氣耦合模擬機(jī)械耦合模塊，用于利用電氣元件模擬機(jī)械原件，電氣耦合模擬機(jī)械耦合；

模擬螺旋槳模塊，用于利用永磁同步發(fā)電機(jī)、AC/DC轉(zhuǎn)換器和負(fù)載模擬螺旋槳。

2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述電氣耦合模擬機(jī)械耦合模塊為模擬的混合動(dòng)力齒輪箱，由兩個(gè)永磁同步發(fā)電機(jī)，兩個(gè)AC/DC轉(zhuǎn)換器，一個(gè)DC/AC轉(zhuǎn)換器和第三永磁同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。

3.如權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一永磁同步電動(dòng)機(jī)和第二永磁同步電動(dòng)機(jī)分別與一個(gè)AC/DC轉(zhuǎn)換器連接，所述第三永磁同步電動(dòng)機(jī)與模擬螺旋槳模塊中的永磁同步發(fā)電機(jī)連接。

4.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述負(fù)載具有能量回饋，通過(guò)能量回饋將整個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的過(guò)剩電流，經(jīng)過(guò)負(fù)載后又回饋到模擬實(shí)驗(yàn)的電力系統(tǒng)之中，進(jìn)行循環(huán)利用。

5.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，雙燃料主機(jī)模擬模塊在實(shí)驗(yàn)中單獨(dú)作用，為PTO模式。

6.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，推進(jìn)電機(jī)模擬模塊在實(shí)驗(yàn)中單獨(dú)作用，為PTH模式。

7.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，雙燃料主機(jī)模擬模塊和推進(jìn)電機(jī)模擬模塊同時(shí)作用為螺旋槳提供動(dòng)力，為PTI模式；并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)所需功率不同和運(yùn)行狀態(tài)不同，選擇PTO、PTI或PTH模式。

8.一種用于權(quán)利要求1～7任意一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的控制方法，其特征在于，所述混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的控制方法包括：

步驟一，模擬雙燃料主機(jī)的第一永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)能帶動(dòng)第一永磁同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，模擬推進(jìn)電機(jī)的第二永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)能帶動(dòng)第二永磁同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能；

步驟二，通過(guò)第一AC/DC轉(zhuǎn)換器和第二AC/DC轉(zhuǎn)換器分別將第一永磁同步發(fā)電機(jī)、第二永磁同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電進(jìn)行整流；

步驟三，通過(guò)DC/AC轉(zhuǎn)換器將整流后的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，帶動(dòng)第三永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)能；

步驟四，第三永磁同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)能帶動(dòng)第三永磁同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電，再通過(guò)第三AC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為直流電后為負(fù)載供電。

9.如權(quán)利要求8所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的控制方法，其特征在于，所述混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的控制方法通過(guò)控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制負(fù)載的運(yùn)動(dòng)；控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速采用的方法包括：

方式一，改變控制器最高供電電壓；方式二，改變永磁同步電動(dòng)機(jī)上機(jī)位的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩角；方式三，改變轉(zhuǎn)矩電流最大比。

10.如權(quán)利要求8所述的混合動(dòng)力船舶的模擬實(shí)驗(yàn)裝置的控制方法，其特征在于，所述方式一：通過(guò)改變控制器的最高供電電壓，來(lái)改變永磁同步電機(jī)的輸入電壓，改變轉(zhuǎn)速；

所述方式二：直接轉(zhuǎn)矩法，通過(guò)控制轉(zhuǎn)矩公式中的參數(shù)去直接對(duì)轉(zhuǎn)矩輸出值產(chǎn)生影響；選擇矩角作為控制對(duì)象；

所述方式三：將電流在d-q坐標(biāo)系下解耦，再分別求取每個(gè)分量的轉(zhuǎn)矩電流最大比，獲得確定勵(lì)磁電流下的最大轉(zhuǎn)矩；用求取二階導(dǎo)數(shù)的方式確定極大值的存在性；在調(diào)速區(qū)間內(nèi)，對(duì)轉(zhuǎn)矩電流比求導(dǎo)，二階導(dǎo)數(shù)小于0，則轉(zhuǎn)矩電流比最大值存在。