船用双馈发电控制策略研究.pdf

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1、船电技术I控制技术船用双馈发电控制策略研究王猛，王英(大连交通大学，辽宁大连116021)摘要：本文研究了双馈异步电机变速恒频在船舶轴带发电系统中的方法和控制策略。在分析双馈电机数学模型基础上，给出一种对双馈发电机定子侧电压有强化控制效果的控制策略，最后用仿真软件实现了系统动态仿真。关键词：独立发电系统双馈异步发电机变速恒频定子定向中图分类号：TM743文献标识码：A文章编号：1003-4862(2013)07-0007-04ControlStrategyofDoubly-fedPowerGenerationSystemforaShipWangM

2、eng，WangYing(DalianJiaotongUniversity，Dalian16021，Liaoning，China)Abstract：ThepaperstudiesFSCFmethodsandcontrolstrategiesofdouble-fedasynchronousmotorusedintheindependentpowergenerationsystematsea．Onthebasisofmathematicalmodelofthedoubly-fedmachine，itgivesacontrolstrategyofdou

3、bly-fedgeneratorstatorsidevoltagefo厂enhancedcontroleffect,andachievesthedynamicsimulationofthesystem．Keywords：independentpowergenerationsystem；doubly-fedinductiongenerator；VSCF；statororientation船舶轴带发电是由主机驱动发电机的供电装置，利『}J船舶航行时的剩余功率进行发电的一种发电形』＼=。船舶航行运费中，燃料费用占50％～60％。我们知道，船舶主机采用重

4、油作为动力装置的主要燃料，重油的价格成本较低；而船上的独立的柴油发电机采用的是轻油，轻油的价格比较高，成本大约是重油的一倍。船用双馈发电机将发电机建立在船桨动力的装置上，把螺旋桨推动船的动力一部分转化为轴带双馈发电机发电用的机械能，这样就省去了船用柴油机用轻油发电的结构。本质上就是用重油代替轻油产生机械能来发电，所以用轴带发电机可以很大程度上节省船舶航行电能的成本。由于船舶航行时的速度是变化的，为了得到变速恒频效果，运用传统同步发电机需要带同步补偿装置。而运用双馈电机发电不但可以实现变收稿日期：2012．10—22作者简介：E猛(1985一)，男

5、，硕士。研究方向：轴带双馈发电系统速恒频，而且其转子励磁的发电控制结构使变频控制装置作用在转子部分，而不是主供电电路部分，变频器的容量明显减小，系统的成本也显著降低。船舶发电和并网型发电不同，其发电是作为一种独立发电供给船上所有电器设备使用，在满足频率要求的同时需要发电装置提供380V工频恒定电压，这就要求对发电的电压控制作用增强，增加负载和卸下负载时对电网的冲击要小。所以，独立发电重点在于双馈发电电压控制问题。1系统结构系统结构如图l所示。转子励磁控制双馈发电机定子侧发电的一部分供给负载使用，另一部分作为转子励磁的电能使发电机正常运行，这样就组

6、成了一个发电循环系统。直流电源的目的有两个，一是在发电机运行时提供励磁电能．当系统正常发电时可考虑将其切除；二是在实际发电时出现故障导致系统不能运行，可以考虑通过测量元件和控制开关将其接入到发电系统中。整流装置选用多脉冲整流或者是PWM整流，也可在7船电技术l控制技术电机的定子侧设置两类定子绕组，目的是在整流时尽量减少直流母线和网侧的谐波成分。2双馈发电数学模型与控制策略由双馈电机定子定向下的数学模型可知肜d2虬(1)I∥w=0由双馈发电机的电压方程和磁链方程为：卜一Ro+PIltsd(2)h。=足k+皑‰j／drd～rI‘rd叩‰飞·‰(3)【

7、“w=Bk+pg'唧+皑l∥o』‰2t如+三ml’rd2虬2ko(4)【‰2tk+Ll‘rq20』‰2r。‰／t+鸣如(5)【yw=乙k+‘k=盯‘k式中：足，R是定转子绕组的电阻；Ls，L，是定转子绕组自感；Lm是定转子绕组的互感；ims是定子广义励磁电流；仃为漏磁系数，叮=1一em／LsLro由式(4)可解出如，t做为转子为轴电流的指令控制佰为‘2iltsq—iLs匕(6)卜每k转子d轴电流分量控制定子磁链，实现有功控制，而口轴分量保证定子定向。式(2)忽略定子绕组压降，得到定子定向下定子磁链与定子电压矢量关系式‰≈鱼：生(7)式(5)带入(

8、3)得双馈电机转子电压方程铲R如+鸣警弧盯‘k”R‘岫鲁坞等k城毗(8)其中，由反电动势引起的交叉耦合项为(9)式。由于系统是用做独立发