船舶电力推进DTC系统低速性能的改善研讨.pdfVIP

第 13卷 第7期 2013年3月 科 学 技 术 与 工 程 V0l_13 No．7 Mat．2013 l671— 1815(2013)07—1773—06 ScienceTechnologyandEngineering @ 2013 Sci．Tech．Ertgrg． 机电技术 船舶电力推进 DTC系统低速性能的改善研究 孥 彦 詹智星 (江苏科技大学电子信息学院，镇江212003) 摘 要 针对船舶电力推进传统直接转矩控制(DTC)技术低速性能差的问题，引入模糊控制对定子电阻进行在线辨识。引 入空间矢量脉宽调剂技术 (5VPWM)来减低转矩与电流的脉动；并且使开关频率得到固定。另外由于船舶推进时易受外界干 扰的影响，导致基于固定PI参数的速度调节器不能实时跟踪动态的外界环境干扰，因此引入模糊自适应PID对速度调节器进 行动态整定。仿真结果表明 l入模糊控制和空间矢量脉宽调剂技术后，低速性能及动态性能得到显著改善。 关键词 船舶电力推进 直接转矩控制 低速性能 空间矢量调制技术 模糊控制 中图法分类号 TM311．42； 文献标志码 A 直接转矩控制 (DTC)于 1985年由德国鲁尔大 耗和噪声。 学Depenbrok教授提出，实现了在定子磁场定向的 由于定子电阻的变化与绕组端部的温升、定子 坐标系内对电动机转矩进行直接观测和控制。直 电流及频率等诸多因素有关 ，有时变性、大惯性、非 接转矩控制运用在船舶电力推进这种长时问工作 线性等特点，难 以用精确度数学模型表达。鉴于模 在低速 (额定转速30％以下)环境下的对象中，其低 糊控制具有处理不确定性、非线性问题的能力，现 速性能显得尤为突出。表现在： 引入模糊控制对定子电阻进行在线辨识。 (1)磁链观测问题：直接转矩控制对定子磁链 有限的电压矢量与滞环控制会引起较大的转 的观测一般采用 u—i模型。电机在高速运行时，定 矩脉动和开关频率不固定，因此引入空间矢量脉宽 子电阻压降刘定子磁链的影响很小，可以忽略由定 调剂技术，通过相邻的2个电压矢量和零矢量合成 子电阻变化引起的影响。在低速运行时，由于定子 任意多的电压矢量可供选择，来减少转矩脉动，同 电阻上的压降分量增大，因此不能忽略定子电阻的 时固化开关频率。 影响。定子电阻的精确观测是改善系统低带性能 船舶电力推进在实际工作中，经常会受到很多外 的关键 ； 界因素的影响，使得推进 电机的负载处在动态变化 (2)转矩脉动问题：由于传统的直接转矩控制 中。而推进电机的给定转矩是通过速度的PI调节器 采用对磁链和转矩的滞环控制，选择有限的6个工 得到，速度调节器的参数通常是固定的，因此不能动 作电压矢量和2个零电压矢量，往往达不到最佳的 态的跟踪外界的干扰，造成给定转矩偏差加大及输出 控制效果，造成比较大的转矩脉动； 的电磁转矩出现毛刺。因此引入模糊 自适应PID控 (3)开关频率不固定：在传统直接转矩控制系 制实时动态整定 PI参数，改善控制性能。 统中，逆变器的开关频率会随电机转速 以及磁链和 转矩的滞环大小而变化，这就增加了器件的开关损 1 电力推进传统直接转矩控制基本原理