[发明专利]一种电力推进船舶实验平台的建模及稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种电力推进船舶实验平台的建模及稳定性分析方法，其包含以下步骤：S1、根据永磁同步电机的q轴电流、轴速度以及直流电机的负载转矩之间的传递关系建立永磁同步电机模型；S2、根据直流电机的整流器相位延迟、负载转矩以及永磁同步电机的轴速度之间的传递关系建立直流电机模型；S3、根据永磁同步电机的轴速度与直流电机的负载转矩之间的输入输出关系将永磁同步电机模型与直流电机模型结合，得到实验平台系统动态模型；S4、简化实验平台系统动态模型，获得简化后的系统环路增益；S5、对简化后的系统环路增益进行稳定性分析。其优点是：通过该动态模型可以实现对电力推进船舶不同的运行工况进行稳定性分析。

技术领域

本发明涉及电力推进船舶技术领域，具体涉及一种电力推进船舶实验平台的建模及稳定性分析方法。

背景技术

伴随着全球经济的不断发展，能源消耗和环境污染问题也日趋严重，更多的国家和地区越来越重视对节能和环保并行的混合动力电力推进船舶的设计与研发。混合动力电力推进船舶结合了燃油类船舶和电动类船舶的优势，既拥有了电动船舶具备的节能与环保的特点，可降低油耗和排放，又继承了传统燃油船舶续航里程长以及动力性能的优点，成为如今最具应用前景的新能源船舶。

目前，电力推进船舶尤其是船舶综合电力推进系统已经成为国内外造船界和科研单位的研究热点。船舶综合电力推进系统是将推进系统和船上用电系统综合到单个电力系统中，代表着当今船舶动力的发展方向。电力推进控制是船舶电力推进系统的关键技术，其性能的好坏关系到船舶设备管理和安全运行。

开展对电力推进实验平台的仿真研究对揭示系统内在的运行规律，积累经验数据，并指导实际系统的设计及性能优化具有重要意义。但是，针对电力推进船舶实验平台动态建模及稳定性分析的相关研究较少。而在电力推进船舶实验平台建立小信号动态模型时最大的难点就是在同轴上的两个电机(推进电机、负载电机)之间建立相互的联系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力推进船舶实验平台的建模及稳定性分析方法，通过该动态模型可以实现对电力推进船舶不同的运行工况进行稳定性分析，对电力推进船舶实验平台的稳定运行、揭示系统内在的运行规律、积累经验数据以及指导实际系统的设计及性能优化具有重要意义。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种电力推进船舶实验平台的建模及稳定性分析方法，所述实验平台包含上位机、推进控制器、负载控制器、同轴连接的推进电机和负载电机、以及测定推进电机和负载电机之间轴扭矩的扭矩传感器，其特征是：所述的推进电机采用永磁同步电机，所述负载电机采用直流电机，上位机通过CAN总线发送包含模拟参数转矩、转速的负载特性曲线给永磁同步电机控制器，同时通过直流电机控制器获得真实的负载转矩以及负载转速，扭矩传感器将推进电机和负载电机之间的轴扭矩传给上位机；所述的建模及稳定性分析方法包含以下步骤：

S1、根据永磁同步电机的q轴电流、轴速度以及直流电机的负载转矩之间的传递关系建立永磁同步电机模型；

S2、根据直流电机的整流器相位延迟、负载转矩以及永磁同步电机的轴速度之间的传递关系建立直流电机模型；

S3、根据永磁同步电机的轴速度与直流电机的负载转矩之间的输入输出关系将永磁同步电机模型与直流电机模型结合，得到实验平台系统动态模型；

S4、简化实验平台系统动态模型，获得简化后的系统环路增益；

S5、对简化后的系统环路增益进行稳定性分析。

上述的电力推进船舶实验平台的建模及稳定性分析方法，其中，所述步骤S1具体包含：

S11、建立永磁同步电机q轴电流i到永磁同步电机轴速度ω的传递函数：