電力對于生產(chǎn)和社會的進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作用，本文研究基于異步電力測功機的船舶推進電機控制。

　　《船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師》船舶技術(shù)期刊，創(chuàng)刊于1998年，由中國船舶重工集團公司第七研究院/第七○四研究所主辦。是國內(nèi)公開發(fā)行的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)類刊物，設(shè)有方針政策、標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范研究、標(biāo)準(zhǔn)化管理、新軟件介紹、技術(shù)講座、船舶環(huán)境條件及其試驗檢測技術(shù)、國際船舶標(biāo)準(zhǔn)信息和船舶產(chǎn)品信息等欄目。

　　對于研究電力對船舶的推進作用主要是通過研究推進電機的控制進行研究。通過建立控制及系統(tǒng)的模型，利用異步電力測功機來模擬船舶的特性，從而研究對推進電機的控制。在本文中主要通過研究分析對異步電力測功機的研究來討論分析船舶的推進電機控制的能力及有效性。

　　采用電力來實現(xiàn)推進作用，主要是可以實現(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，船舶在相同的條件下，使用柴油機進行推進要比使用電力推進多消耗10%左右的油量。研究推進電機的控制能力是研究船舶電力推進的主要問題。在實驗室的研究中，進行模型測試，檢查控制方法的可行性;船舶在運行的過程中，檢查電機是否可以正確的運轉(zhuǎn)及反應(yīng)等。以上這些研究不但需要營造復(fù)雜的實驗室環(huán)境，同時對于技術(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為例，在電機的轉(zhuǎn)子端的電壓是零。如果我們假定在電動機的磁路是線性的，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，同時不考慮外部的頻率及溫度的影響，建立相應(yīng)的異步電動機教學(xué)模型

　　2 矢量控制的原理及仿真

　　異步電動機在建立的數(shù)學(xué)模型中，經(jīng)定子的矢量電流分解為兩個分量，但是為了要達(dá)到對電機的轉(zhuǎn)矩精準(zhǔn)的控制效果，將這兩個電流分量等效為類似于直流電機的轉(zhuǎn)矩分量，在這個過程中需要進行坐標(biāo)的定向，也就是在坐標(biāo)中制定特定的坐標(biāo)，在這個時候坐標(biāo)下的兩個定子電流的分量就是勵磁分量及轉(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現(xiàn)了解耦控制，也是目前在實際應(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)進行異步電機的矢量原理主要是在電機經(jīng)過設(shè)定后轉(zhuǎn)速與實際的轉(zhuǎn)速相互比較，通過對速度控制器的輸出來推進電機進行定轉(zhuǎn)矩的電流分量，電機的給定勵磁電流分量通過坐標(biāo)中的矢量進行確定，而推進電機的實際轉(zhuǎn)矩則可以通過計算來獲得。給定勵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，這種電流與推進電機中的實際三相電流經(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)，實現(xiàn)電流的通斷功能，最終控制了推進電機在預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速的運行和轉(zhuǎn)動。

　　對于推進電機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)置電機的推進參數(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，進行直接的轉(zhuǎn)矩控制是不需要進行磁場定向及坐標(biāo)的復(fù)雜變化的，所以在這個過程中轉(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)載電機的控制操作。

　　3 電機互相反饋的研究理論基礎(chǔ)及分析

　　對于推進電機的研究主要采用的是矢量控制，我們利用變頻給定電機轉(zhuǎn)速，在電機運轉(zhuǎn)的過程中處于電動機的狀態(tài)，而負(fù)載電機和推進電機由機械的軸進行了直接的連接，這樣就采用了直接的轉(zhuǎn)矩控制，這種控制方法與負(fù)載電機的控制相比，因為在使用了同軸相連的電機來實現(xiàn)推進，所以不會利用轉(zhuǎn)速環(huán)，這樣就可以直接給定負(fù)載電機一個電磁轉(zhuǎn)矩，保持了工作中的發(fā)電機狀態(tài)。在這個電機的互饋工作面中，主要的轉(zhuǎn)速是由于推進電機的給定實現(xiàn)了控制，所以負(fù)載的多少有控制負(fù)載電機的轉(zhuǎn)矩在實現(xiàn)控制和改變。

　　在我們建立的互饋平臺的模型中，推進電機的主要矢量控制模塊保證了整個模型是一個整體，保證了模型的完整性，負(fù)載電機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)替代了在模塊中建立的速度環(huán)，通過外部進行直接給定轉(zhuǎn)矩，這兩個模塊經(jīng)過中間的機械軸模型達(dá)到了連接的目的。在機械軸模型中，輸入了這兩種模塊的轉(zhuǎn)速模塊控制。在進行仿真模型開始操作的時候，將推進電機的給定轉(zhuǎn)速設(shè)定為每分鐘300轉(zhuǎn)，負(fù)載電機的給定轉(zhuǎn)矩為-15N・m，當(dāng)運轉(zhuǎn)5s后，轉(zhuǎn)矩達(dá)到-25N・m。在推進電機和負(fù)載電機進行轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速突然改變的時候，都可以保持快速并且穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，兩種電機的機械轉(zhuǎn)速是相同的。但是負(fù)載電機轉(zhuǎn)矩的相應(yīng)比較快，同時發(fā)生的麥脈動也是比較大的，而推進電機在要比負(fù)載電機稍大一些。在整個的系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速促使推進電機的改變，按照相對應(yīng)的曲線，保持負(fù)載電機轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的相呼應(yīng)。這樣也就實現(xiàn)了利用電機平臺來對負(fù)載特定的有效模擬，也就達(dá)到了對于推進電機實現(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作用主要是通過研究推進電機的控制進行研究。通過建立控制及系統(tǒng)的模型，利用異步電力測功機來模擬船舶的特性，從而研究對推進電機的控制，而研究推進電機的控制能力是研究船舶電力推進的主要問題。采用電力來實現(xiàn)推進作用，主要是可以實現(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，船舶在相同的條件下，使用柴油機進行推進要比使用電力推進多消耗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實現(xiàn)對船舶推進電機的控制，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。通過建立電機的互饋仿真平臺，能夠有效的推進電機的矢量控制效果，通過控制電機的轉(zhuǎn)速，將負(fù)載電機與推進電機實現(xiàn)連接，通過直接的轉(zhuǎn)矩控制來實現(xiàn)矢量控制。利用模型試驗研究，我們可以確定研究的可行性，為今后的船舶推進電機控制研究提供研究基礎(chǔ)和可行性參考。

　　參考文獻：

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