船舶电力推进永磁容错电机模糊自适应PI控制

永磁容错电机(FTPMM)综合了永磁同步电机和开关磁阻电机的优点,可作为电推船的推进电机。在研究船用FTPMM结构及数学模型的基础上,对电机采用模糊自适应PI控制。误差大时,增加误差控制作用的权重,提高系统响应速度;误差小时,增加误差变化量控制作用的权重,使系统尽快进入稳态。通过仿真对比分析了模糊自适应PI控制策略相较于普通PI控制的优越性,并验证了其在船舶电力推进系统中应用的可行性。     

船舶电力推进系统电机组三维模糊控制

为解决海浪随机扰动对船舶电力推进电机组工作的影响,提出了三维模糊控制方法。在传统二维模糊控制方式的基础上增加了空间维,融合多检测装置的反馈信息;并通过降维处理,将三维模糊控制器的推理和清晰化转化为二维模糊控制方式处理。提出了三维模糊控制器的实现策略。通过仿真和试验证明所提出的三维模糊控制方式可有效解决随机扰动影响,具有更好的鲁棒性。在动态和稳态性能方面都表现出优势。三维模糊控制器在提高船舶电力推进系统电机控制效能方面具有重要意义。     

电力推进船舶中永磁电机直接转矩控制

随着交流电机变频调速技术的发展,大功率永磁电机已成功应用于船舶电力推进系统中.通过对变频调速系统中直接转矩控制理论的分析,建立了基于传统开关表的直接转矩控制仿真模型.仿真结果表明,采用该技术的变频调速系统中,推进永磁电机的加速时间较快,同时能够满足船用大功率永磁电机在动态转矩响应方面的要求.     

船舶大功率电力推进虚拟同步电机控制方法

电力推进作为船舶综合电力系统的最重要负载之一,受工况与海况的多重影响,其易产生大幅功率波动,对系统的安全稳定运行造成冲击。为此,提出了船舶大功率电力推进虚拟同步电机控制方法。在控制上将整流单元等效为同步电机,为端口功率与频率响应增加惯性特征;逆变单元采用磁场定向矢量控制,提升推进电机的调速性能,利用虚拟惯性与阻尼平滑推进功率冲击、抑制电网频率波动。建立虚拟同步电机控制的变换器小信号模型,考虑直流电容与推进负载的动态特性,分析控制参数变化对变频器响应特性的影响,综合考虑冲击功率的抑制效果与动态性能,给出一种参数设计方法。利用PSCAD/EMTDC与RT-LAB半实物仿真,验证了所提控制方法能够在既有硬件配置下将推进冲击功率峰值降低30%,且不影响推进调速性能,有效地改善了电力推进系统的功率特性,保障了船舶综合电力系统的安全稳定运行。     

电力推进船舶三电平变频调速电源研制

介绍了用于电力推进船舶系统中的三电平变频调速电源装置的研制.整套变频电源装置由主控芯片IMS320LF2407控制,采用IGBT功率模块作为开关器件,采用转速闭环转差频率控制.逆变电路部分采用二极管箝位的三电平电路,利用三电平SVPWM方法,构造出正二十四边形电压矢量来使电机定子磁链运动轨迹逼近圆形.利用短矢量两个等效开关状态的切换来维持三电平逆变电路电容电压平衡,减小电容电压变化.整个变频电源装置具有结构简单,工作可靠,功能完善,输出电压谐波含量少等优点.     

基于VB6.0编程的模拟船舶电力推进控制系统

船舶电力推进控制系统采用两层网络结构:现场控制级与过程监控级,其核心就是应用控制器(ACU).基于VB6.0编程的ACU,实现了现场控制的数据采集和指令发送、上下两层控制网络间的CAN总线通讯、以太网通讯(基于OPC协议).目前,该控制系统已成功运用于某研究院"电力推进船舶模拟系统"中,运行良好.     

新型推进变压器在船舶电网谐波抑制中的应用

电力推进船舶电网不同于陆上电网,由于发电容量有限,供电系统相对独立,对非线性负荷的抗干扰能力差。针对传统滤波方法存在的问题,文中提出一种利用新型推进变压器结构实施谐波抑制的新型感应滤波技术,并对推进变压器绕组结构设计、滤波原理进行介绍。对基于新型推进变压器的6相交-直-交推进方式船舶电力系统进行了Simulink仿真,仿真结果验证了文中所提出方案的正确性和可行性。     

并行计算在船舶电力推进系统动态仿真中的应用

针对船舶电力推进系统动态模型单机仿真运行时间长的问题,使用MATLAB并行计算工具箱和分布计算引擎对其进行并行动态仿真。首先在多核计算机或计算机集群上搭建并行计算平台,再通过命令行仿真将SIMULINK与MATLAB并行计算结合起来。通过灵活的设定模型相关参数,选取合适的并行程序结构并同时运行多组仿真模型,可全方位模拟船舶电力推进系统在不同工况下的系统响应并对比分析结果,以达到高效利用硬件资源,缩短仿真运行时间的目的。     

全电力推进船舶电力系统的数字仿真

随着新技术、新设备的广泛应用,由于全电力推进的船舶电力系统与陆地电力系统的差别,需要对全电力推进的船舶电力系统进行建模与数字仿真.本文研究了采用全电力推进的船舶电力系统的数学模型,并利用Matlab初步实现了该系统的数字仿真.仿真采用了分层结构和模块化设计,具有进行船舶电力系统的稳态、动态仿真以及交流系统谐波分布计算的功能,算例证明了该仿真模型和方法的正确性.     

船舶轮缘推进装置驱动电机及控制方法研究进展

轮缘推进装置（RDT）是一种先进的电力直驱式船舶推进器,具有高功率密度、高机动性能、减振降噪和节能环保等显著优点。与应用在陆地上的电机系统相比,浸泡在水中工作的RDT驱动电机面临电机气隙大、性能受流场制约、难以安装位置传感器、电机控制与航行控制关系复杂等难题。该文分析了RDT电机的工作特点,在此基础上详细阐述了RDT驱动电机类型、驱动电机的无位置传感器控制方法、RDT全回转控制方法以及多RDT的协同控制方法等方面的研究现状,指出尚待解决的问题和今后的研究方向。     

Optimal slip ratio estimator for traction control system of electric vehicle based on fuzzy inference

In this paper we propose an optimal slip ratio estimation method based on fuzzy inference. One of the major advantages of electric vehicles is the quick and precise torque response of the electric motor, which realizes a novel traction control system. To prevent skidding, optimal slip ratio control has been successfully developed. It maintains the slip ratio at the optimum value that gives the maximum driving force. The remaining problem is how to generate the optimal slip ratio command sent to the controller. First we show that effective estimation of the optimal slip ratio is difficult to perform by the simple gradient method, which is a well‐known optimization method. But various experimentally obtained data can be easily incorporated into fuzzy inference, and therefore its estimation performance can be easily improved by the accumulation of human experience. This is a major advantage in the nonlinear estimation of real road‐tire characteristics. The effectiveness of the proposed estimation and control methods is confirmed by numerical simulation. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 135(3): 56–63, 2001     

航空电驱动系统效率优化控制研究

针对有限能量供电的一类航空电驱动系统,研究电机的最小损耗电流控制。根据此类电驱动系统运行速度高的特点,提出一种考虑电机铁损的永磁同步电机(PMSM)Γ型近似等效电路,结合电机状态方程,推导出满足电磁损耗最小的励磁电流表达式,并对PMSM铁损及铜损之间的关系及最小损耗电流控制中的基本电磁约束关系进行分析。针对恶劣环境下,电机参数变化范围大的特点,分析电机等效铁损电阻的变化及对效率优化控制的影响。最后,进行Matlab仿真及dSPACE半物理实验验证。结果表明,在整个运行区间内,与传统的直轴电流等于零控制相比较,最小损耗电流控制能够降低电机电磁损耗,提高电机运行效率。     

高空电推进系统的积分滑模反演速度控制

针对高空电推进系统用永磁同步电机的转速跟踪控制问题,提出一种基于反演的积分滑模控制器.对控制器所采用的数学模型、控制算法、稳定性条件等进行研究.在反演法的基础上,将积分因子引入速度环,对转速误差进行补偿;采用指数趋近律构造电流误差的滑模面方程,以减小反演法对系统参数的敏感性;设计全局Lyapunov函数保证控制器的渐进收敛;基于SIMULINK和dSPACE实验平台完成反演和积分滑模反演控制系统的仿真和实验分析.仿真和实验结果表明,相比于反演控制,当参考转速由300 r/min上升到400 r/min时,积分滑模反演控制系统的转速动态响应时间由0.2s减小到0.1s;突加1N·m负载时,转速超调由8 r/min减小到2 r/min,在系统参数摄动条件下,电机稳态运行时无转速静态误差.     

UUV推进电机在线参数辨识自适应控制方法研究

针对水下无人航行器(UUV)的推进电机矢量控制系统中电流控制器性能因参数变化而下降的问题,提出一种基于智能在线参数辨识的电流环自适应控制方法。以离散型永磁同步推进电机动态模型作为被控对象,采用动态惯性权重粒子群算法对永磁同步推进电机的定子电阻和dq轴电感进行在线辨识,根据电流控制器工程设计方法,将辨识所得的电机参数实时用于计算电流控制器的PI值,实现电流环的自适应控制。最后,通过仿真实验验证所提方法的有效性,结果表明该方法可以有效地克服水下快速洋流对推进电机的负载扰动,进而实现永磁同步推进电机的快速、高精确度电流控制性能。     

同步电机励磁的最佳阻尼控制

最佳阻尼控制是一种结构参数(阻值向量)的最优化控制，设计简单。同步电机的励磁系统实现了该类控制后，具有极佳的动态性能指标。     

基于ANFIS控制的交流变频调速系统研究与仿真

交流电动机是一个多变量、非线性对象,其静态和动态特性以及控制较之直流电动机要复杂得多。针对交流电动机矢量控制系统因电机参数变化和负载波动等因素而使性能变差的问题,设计了一种基于改进算法的自适应神经模糊推理系统（ANFIS）的交流电动机矢量控制系统速度调节器。仿真实验结果表明,使用自适应神经网络的模糊推理系统控制的异步电机矢量控制系统不仅提高了动态和稳态性能,而且具有较强的鲁棒性。     

插电式混合动力汽车双模糊控制策略及其优化

提出一种免疫遗传算法优化的插电式混合动力汽车双模糊控制策略。采用模糊控制方法,分别以发动机工作区间最优和制动能量回收最大为原则,建立了能量管理驱动控制策略和制动控制策略,并根据两者的耦合关系将它们组合成整体控制策略。通过将免疫算法的多样性选择算子、疫苗注射算子、免疫检测算子引入遗传算法,并对疫苗的选择和注射方式予以改进,构成新的免疫遗传算法,应用该算法对控制策略进行了兼顾油耗和排放的多目标优化。仿真结果表明:所提出的双模糊控制策略能实现汽车能量的合理分配,优化后的油耗和三种排放物的排放分别降低了14.01%、12.27%、11.81%和20.34%,且优化结果明显好于遗传算法的结果。     

基于最小二乘法的最优自适应电力系统稳定器

针对电力系统的强非线性特征及其运行过程中易受扰动的特点,采用基于系统辨识的自适应控制方法,通过选取合适的线性模型对典型的电力系统进行线性化处理,研究了对一般最小二乘法的改进,并结合最优自适应控制方法,设计出一种新型的最优自适应电力系统稳定器.在单机-无穷大系统中将其与传统的电力系统稳定器分别进行仿真.结果表明,在系统受到多种扰动时,这种最优自适应电力系统稳定器都能够有效地抑制低频振荡,使系统迅速恢复稳定运行,从而显示出了该最优自适应电力系统稳定器的设计具有理论研究和实际应用价值.     

基于DSP的混合动力车用电机控制系统设计

为了满足混合动力车对电机驱动系统功能的要求,采用电机控制专用芯片TMS320F2812对混合动力车电机驱动系统硬件电路进行设计,详细分析了驱动电路及功率变换电路的设计过程,并给出软件部分的部分流程图。通过仿真分析证明该系统具有良好的静、动态性能。