基于力矩电机的大功率柴油机电子调速技术研究

摘要

柴油机是热能转化为机械能的动力装置，其应用范围广泛，在中国现代化建设的进程中具有举足轻重的地位。作为柴油机系统的核心部件——电子调速器的性能在很大程度上决定了柴油机整体性能的优劣。
　　大功率柴油机作为舰船主辅机有着广泛的应用，而大功率柴油机电子调速器作为发动机的关键零部件中国长期依赖于进口，Woodword、海茵滋蔓等公司一直处于垄断地位，国产柴油机电子调速器已经在小功率和中等功率的柴油机上有了一定的应用，制约中国大功率柴油机发展的主要问题是大作动能力的执行器设计制造问题。
　　大功率柴油机电子调速器的执行器的主要特点是扭矩大，一般使用的执行器为电液执行器和电机执行器，电液执行器液压系统设计复杂并且加工难度大，因此选定直流私服电机作为大功率柴油机的执行器。
　　首先总结和分析了大功率柴油机电子调速器的功能需求和执行器能力的需求，在需求分析的基础上根据直流伺服电机的原理初步设计了电机的结构;经过与厂家协商最终确定了电机执行器的整体方案;分析总结了直流伺服电机作为大功率柴油机电子调速器的控制需求，基于设计选定的电机类型和特点设计电机执行器的驱动控制方案和闭环控制策略。最后进行电子调速器静态验证和配机实验验证，实验表明，电机执行器能够满足大功率柴油机启动时执行器扭矩的要求，调速精度满足二级电站调速性能指标，达到和进口电子调速器相同性能指标。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 柴油机调速技术研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 柴油机调速算法研究现状

1．4 本文的主要研究内容

1．5 本章小结

第2章 大功率柴油机电子调速器设计

2．1 大功率柴油机电子调速器原理设计

2．1．1 控制原理设计

2．2 大功率柴油机电子调速器控制策略设计

2．3 关键功能模块策略设计

2．3．1 工况判断程序设计

2．3．2 启动控制程序设计

2．3．3 PID控制规律

2．4 本章小结

第3章 电子调速器电机执行器驱动控制器设计

3．1 电子调速器电机执行器驱动控制需求分析

3．2 电机执行器驱动电路设计

3．2．1 H桥驱动控制原理

3．2．2 功率驱动电路设计

3．2．3 电机驱动电流采集

3．3．4 电机驱动控制器电源电路设计

3．2．5 电机驱动器热设计

3．3 本章小结

第4章 电机执行器位置闭环控制策略设计

4．1 主要电机驱动控制策略

4．1．1 位置环+电流环

4．1．2 位置环+角速度环+电流环

4．1．3 位置环+角加速度环+角速度环+电流环

4．2 dSPACE实时仿真平台

4．2．1 RTI—码自动生成下载软件

4．2．2 ControlDesk—综合实验环境

4．3 Simulink中仿真模型的建立

4．3．1 工况判断模块

4．3．2 转速环与位置环控制模块

4．3．3 dSPACE信号采集模块

4．3．4 调速控制系统整体模型

4．4 仿真实验过程

4．5 仿真结果分析

4．5．1 PID参数调整

4．5．2 各个工况的实验

4．6 本章小结

第5章 电子调速器电机执行器实验验证

5．1 电机执行器性能实验验证

5．1．1 电机执行器性能测试实验台组成

5．1．2 电机执行器性能测试

5．1．3 电机执行器性能实验结果分析

5．2 大功率柴油机电子调速器配机实验验证

5．2．1 大功率柴油机电子调速器配机实验环境

5．2．2 调速器配机实验

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢