電力對于生產(chǎn)和社會的進(jìn)步來說作用是非常大，人們的生活也離不開電力。本文主要研究的是電力對船舶的一些推進(jìn)作用，文章是一篇水利工程評工程師文章，題目是基于異步電力測功機(jī)的船舶推進(jìn)電機(jī)控制。
　　【摘 要】對于研究電力對船舶的推進(jìn)作用主要是通過研究推進(jìn)電機(jī)的控制進(jìn)行研究。通過建立控制及系統(tǒng)的模型，利用異步電力測功機(jī)來模擬船舶的特性，從而研究對推進(jìn)電機(jī)的控制。在本文中主要通過研究分析對異步電力測功機(jī)的研究來討論分析船舶的推進(jìn)電機(jī)控制的能力及有效性。

　　【關(guān)鍵詞】異步電力測功機(jī),船舶,推進(jìn),電機(jī)控制

　　采用電力來實(shí)現(xiàn)推進(jìn)作用，主要是可以實(shí)現(xiàn)高效可靠并且污染較少的效果和目的。這種使用方式在船舶中的使用范圍是比較大的，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，船舶在相同的條件下，使用柴油機(jī)進(jìn)行推進(jìn)要比使用電力推進(jìn)多消耗10%左右的油量。研究推進(jìn)電機(jī)的控制能力是研究船舶電力推進(jìn)的主要問題。在實(shí)驗(yàn)室的研究中，進(jìn)行模型測試，檢查控制方法的可行性;船舶在運(yùn)行的過程中，檢查電機(jī)是否可以正確的運(yùn)轉(zhuǎn)及反應(yīng)等。以上這些研究不但需要營造復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，同時(shí)對于技術(shù)的要求也是比較高的，而這些都是我們需要解決的問題。

　　1 教學(xué)模型

　　在本次研究中我們主要以鼠籠式的異步電動機(jī)為例，在電機(jī)的轉(zhuǎn)子端的電壓是零。如果我們假定在電動機(jī)的磁路是線性的，在轉(zhuǎn)子和定子中產(chǎn)生的繞組電流的磁勢在空間中的分布呈現(xiàn)正弦分布。如果我們對于內(nèi)部的損耗忽視，對于磁飽和和渦流效果不計(jì)，同時(shí)不考慮外部的頻率及溫度的影響，建立相應(yīng)的異步電動機(jī)教學(xué)模型

　　2 矢量控制的原理及仿真

　　異步電動機(jī)在建立的數(shù)學(xué)模型中，經(jīng)定子的矢量電流分解為兩個(gè)分量，但是為了要達(dá)到對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩精準(zhǔn)的控制效果，將這兩個(gè)電流分量等效為類似于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分量，在這個(gè)過程中需要進(jìn)行坐標(biāo)的定向，也就是在坐標(biāo)中制定特定的坐標(biāo)，在這個(gè)時(shí)候坐標(biāo)下的兩個(gè)定子電流的分量就是勵(lì)磁分量及轉(zhuǎn)矩分量。比較常用的定向的方式為三種，分別為定子磁場定向、轉(zhuǎn)子磁場定向、氣隙磁場定向。在這三種方式中，只有轉(zhuǎn)子磁場定向真正的實(shí)現(xiàn)了解耦控制，也是目前在實(shí)際應(yīng)用中使用最廣泛的一種定向方式，在本次的研究中我們主要討論的就是這種定向方式。

　　根據(jù)磁場定向技術(shù)進(jìn)行異步電機(jī)的矢量原理主要是在電機(jī)經(jīng)過設(shè)定后轉(zhuǎn)速與實(shí)際的轉(zhuǎn)速相互比較，通過對速度控制器的輸出來推進(jìn)電機(jī)進(jìn)行定轉(zhuǎn)矩的電流分量，電機(jī)的給定勵(lì)磁電流分量通過坐標(biāo)中的矢量進(jìn)行確定，而推進(jìn)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩則可以通過計(jì)算來獲得。給定勵(lì)磁電流的分量以及給定轉(zhuǎn)矩的電力分量經(jīng)過了坐標(biāo)的改變后，我們可以得到定子的三相電流，這種電流與推進(jìn)電機(jī)中的實(shí)際三相電流經(jīng)過比較厚，輸入到電流滯環(huán)的PWM單元中，經(jīng)過相應(yīng)的輸出PWM波控制著逆變器中的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電流的通斷功能，最終控制了推進(jìn)電機(jī)在預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速的運(yùn)行和轉(zhuǎn)動。

　　對于推進(jìn)電機(jī)矢量的控制仿真主要是建立相應(yīng)的仿真模型，在模型中預(yù)先設(shè)置電機(jī)的推進(jìn)參數(shù)，主要參數(shù)包括額定功率、額定電流、額定電壓、額定頻率、電阻、電流及摩擦系數(shù)等。在上面我們分析矢量的控制中，進(jìn)行直接的轉(zhuǎn)矩控制是不需要進(jìn)行磁場定向及坐標(biāo)的復(fù)雜變化的，所以在這個(gè)過程中轉(zhuǎn)矩對于設(shè)置的反應(yīng)速度是比較快的，這樣也就非常適合對于負(fù)載電機(jī)的控制操作。

　　3 電機(jī)互相反饋的研究理論基礎(chǔ)及分析

　　對于推進(jìn)電機(jī)的研究主要采用的是矢量控制，我們利用變頻給定電機(jī)轉(zhuǎn)速，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中處于電動機(jī)的狀態(tài)，而負(fù)載電機(jī)和推進(jìn)電機(jī)由機(jī)械的軸進(jìn)行了直接的連接，這樣就采用了直接的轉(zhuǎn)矩控制，這種控制方法與負(fù)載電機(jī)的控制相比，因?yàn)樵谑褂昧送�軸相連的電機(jī)來實(shí)現(xiàn)推進(jìn)，所以不會利用轉(zhuǎn)速環(huán)，這樣就可以直接給定負(fù)載電機(jī)一個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩，保持了工作中的發(fā)電機(jī)狀態(tài)。在這個(gè)電機(jī)的互饋工作面中，主要的轉(zhuǎn)速是由于推進(jìn)電機(jī)的給定實(shí)現(xiàn)了控制，所以負(fù)載的多少有控制負(fù)載電機(jī)的轉(zhuǎn)矩在實(shí)現(xiàn)控制和改變。

　　在我們建立的互饋平臺的模型中，推進(jìn)電機(jī)的主要矢量控制模塊保證了整個(gè)模型是一個(gè)整體，保證了模型的完整性，負(fù)載電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)替代了在模塊中建立的速度環(huán)，通過外部進(jìn)行直接給定轉(zhuǎn)矩，這兩個(gè)模塊經(jīng)過中間的機(jī)械軸模型達(dá)到了連接的目的。在機(jī)械軸模型中，輸入了這兩種模塊的轉(zhuǎn)速模塊控制。在進(jìn)行仿真模型開始操作的時(shí)候，將推進(jìn)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速設(shè)定為每分鐘300轉(zhuǎn)，負(fù)載電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩為-15N・m，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)5s后，轉(zhuǎn)矩達(dá)到-25N・m。在推進(jìn)電機(jī)和負(fù)載電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速突然改變的時(shí)候，都可以保持快速并且穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，兩種電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)速是相同的。但是負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)矩的相應(yīng)比較快，同時(shí)發(fā)生的麥脈動也是比較大的，而推進(jìn)電機(jī)在要比負(fù)載電機(jī)稍大一些。在整個(gè)的系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速促使推進(jìn)電機(jī)的改變，按照相對應(yīng)的曲線，保持負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的相呼應(yīng)。這樣也就實(shí)現(xiàn)了利用電機(jī)平臺來對負(fù)載特定的有效模擬，也就達(dá)到了對于推進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制性能的研究目的。

　　4 結(jié)語

　　對于研究電力對船舶的推進(jìn)作用主要是通過研究推進(jìn)電機(jī)的控制進(jìn)行研究。通過建立控制及系統(tǒng)的模型，利用異步電力測功機(jī)來模擬船舶的特性，從而研究對推進(jìn)電機(jī)的控制，而研究推進(jìn)電機(jī)的控制能力是研究船舶電力推進(jìn)的主要問題。采用電力來實(shí)現(xiàn)推進(jìn)作用，主要是可以實(shí)現(xiàn)高效可靠并且污染較少的效果和目的。這種使用方式在船舶中的使用范圍是比較大的，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，船舶在相同的條件下，使用柴油機(jī)進(jìn)行推進(jìn)要比使用電力推進(jìn)多消耗10%左右的油量。在本次的研究中，我們主要討論的是數(shù)學(xué)模型的建立、矢量控制及研究互聘平臺的理論基礎(chǔ)及結(jié)果分析，通過研究分析我們發(fā)現(xiàn)，基于異步電力測功機(jī)實(shí)現(xiàn)對船舶推進(jìn)電機(jī)的控制，需要我們投入更多的研究精力，收集大量的研究數(shù)據(jù)和資料，在保證在研究過程中大量的理論需要。通過建立電機(jī)的互饋仿真平臺，能夠有效的推進(jìn)電機(jī)的矢量控制效果，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，將負(fù)載電機(jī)與推進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)連接，通過直接的轉(zhuǎn)矩控制來實(shí)現(xiàn)矢量控制。利用模型試驗(yàn)研究，我們可以確定研究的可行性，為今后的船舶推進(jìn)電機(jī)控制研究提供研究基礎(chǔ)和可行性參考。

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　　工程師職稱論文發(fā)表期刊推薦《鐵道工程學(xué)報(bào)》是面向整個(gè)鐵路工程技術(shù)領(lǐng)域的大型綜合性學(xué)術(shù)刊物，由中國鐵道學(xué)會和中國鐵路工程總公司聯(lián)合主辦，1984年創(chuàng)刊，獲中國標(biāo)準(zhǔn)刊號(CN號和ISSN號)，在國內(nèi)外公開發(fā)行，現(xiàn)為雙月刊。長期以來，本刊被鐵道工程界公認(rèn)為高層次的權(quán)威性刊物，為鐵道工程界科技人員，管理人員和決策人員提供了大量理論、實(shí)踐研究成果和規(guī)劃論證。

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