[发明专利]一种船舶电机制动控制系统

说明书

本发明公开了一种船舶电机制动控制系统，该系统通过计算定子磁链的幅值增量和相位增量来决定空间电压矢量，再通过空间电压矢量调制中间电压来控制电机的逆变器，以此实现船舶电推系统的减速或停车。本发明不仅可以节省生产成本，还可以确保电机变频器正常工作不会产生过压故障。

技术领域

本发明属于船舶电力推进技术领域，尤其涉及一种无需使用斩波电阻的船舶电机制动控制系统。

背景技术

目前，为了解决传统船舶柴油推进系统机动性能差、动力损耗大和运行效率低等缺点，越来越多的船舶装备了电力推进系统。电力推进船舶系统采用变频器带动电机来推进螺旋桨旋转，或通过齿轮箱来间接推动螺旋桨旋转。当由电力推进的船舶在进行减速或停车时，处于制动状态的电机会向变频器回馈能量。因此，在变频器没有能量回馈功能的情况下，往往需要安装制动电阻(斩波电阻)来消耗能量，以保证中间电压不产生过压故障。然而，制动电阻箱的安装不仅占用空间，而且还会提高生产成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种新的船舶电机制动控制系统，其包括：

转速/转矩转换模块，其用于根据给定的电机转速与实际的电机转速之间的差值确定相应的给定的电机转矩；

转矩PI控制模块，其连接所述转速/转矩转换模块，用于根据所述转速/转矩转换模块输出的给定的电机转矩和基于电机模型计算的电机转矩确定相应的动态负载角；

磁链相位增量模块，其连接所述转矩PI控制模块，用于将所述转矩PI控制模块输出的动态负载角与基于定子频率和计算周期的乘积得到的稳态负载角叠加，以此确定定子磁链相位增量；

优化磁链控制模块，其根据给定的电机磁链和基于电机模型计算的磁链幅值确定定子磁链增量比；

定子磁链增量模块，其连接所述磁链相位增量模块和所述优化磁链控制模块，用于根据所述磁链相位增量模块输出的磁链相位增量和所述优化磁链控制模块输出的定子磁链增量比以及电机实际定子磁链确定相应的定子磁链增量，

磁链/电压转换模块，其连接所述定子磁链增量模块，用于将所述定子磁链增量模块输出的定子磁链增量转换为相应的定子电压增量；

空间矢量调制模块，其第一输入端连接所述磁链/电压转换模块，其第二输入端接收中间电压，一方面根据所述磁链/电压转换模块输出的定子电压增量与定子电阻压降之和确定电压调制比，基于所述电压调制比输出调制脉冲信号，用于对电机进行变压变频控制，另一方面当电机制动时，受电机回馈能量的影响而抬升所述第二输入端处的中间电压；

电压PI控制模块，其连接所述空间矢量调制模块的第二输入端与所述优化磁链控制模块之间，用于根据预设的目标中间电压和所述第二输入端处实际的中间电压确定相应的控制系数k，利用所述控制系数k来调节提供给所述优化磁链控制模块的给定的电机磁链。

根据本发明的实施例，上述电压PI控制模块基于中间电压功率平衡机制，根据所述空间矢量调制模块输出的中间电压确定相应的控制系数k。

根据本发明的实施例，上述电压PI控制模块根据给定的中间电压控制目标，计算所述中间电压控制目标的平方值与所述空间矢量调制模块输出的中间电压的平方值之间的差值，根据所述差值确定所述控制系数k。

根据本发明的实施例，上述中间电压控制目标低于所述中间电压的过压门槛电压。

根据本发明的实施例，上述控制系数k大于1。

根据本发明的实施例，上述磁链相位增量模块还根据给定的负载角限制系数，将所述磁链相位增量控制在给定的增量范围内，以此控制所述空间矢量调制模块输出的中间电压不过压。

根据本发明的实施例，上述负载角限制系数小于1。