基于自适应滑模的船舶推进PMSM无速度传感器矢量控制研究

【摘要】随着电力电子技术的发展和大功率交流电机变频调速技术的日趋成熟,船舶交流电力推进系统逐渐体现出其优越性,并成为船舶未来推进装置的发展方向。然而,高性能交流伺服系统中需要安装机械传感器,以获得精确的电机转子反馈信息。考虑到船舶推进电机的实际工作环境以及传感器安装维护的困难性,机械传感器不适合应用于船舶推进电机控制系统中。因此,研究基于先进无速度传感器的船舶推进电机矢量控制技术,具有极高的学术价值和广阔的应用前景。本文首先深入分析了船舶推进永磁同步电机的基本结构和数学模型,并结合螺旋桨负载特性和船舶运动数学模型研究,建立了采用永磁同步电机推进系统的船舶整体运动数学模型。并且,采用矢量控制理论、坐标变换和电压空间矢量技术等,建立了基于Matlab/Simulink的船舶推进系统仿真模型。进而,针对基于传统滑模观测器的无速度传感器技术中的转子位置与转速估算信息存在较大抖振的缺点,本文分别提出了加权滑模观测器和自适应滑模观测器,并引入高频滤波算法,实现了转子估算信息更为精确的无速度传感器技术,抖振现象同时得以明显抑制。最后,结合矢量控制技术和所得船桨整体模型、永磁同步电机推进模型和基于自适应滑模的无速度传感器技术,设计了船舶推进永磁同步点矢量控制系统,并针对多种工况,进行了大量仿真研究和比较分析,结果验证了本文所提出的基于自适应滑模的船舶推进永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统的有效性和优越性。本文提出的基于自适应滑模的无速度传感器技术,进一步丰富了船舶推进永磁同步电机无速度传感器控制理论。同时,相应的理论分析和建模仿真,为该领域的进一步深入理论研究和工程实践奠定了坚实基础。
【作者】刘刚健；
【导师】王宁；
【作者基本信息】大连海事大学，电气工程，2014，硕士
【关键词】电力推进船舶；无速度传感器；自适应滑模观测器；永磁同步电机；矢量控制；

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