電力推進(jìn)船舶永磁容錯(cuò)電機(jī)矢量控制策略對(duì)比分析

白洪芬，朱景偉

(大連海事大學(xué) 輪機(jī)工程學(xué)院，遼寧 大連 116026)

電力推進(jìn)船舶永磁容錯(cuò)電機(jī)矢量控制策略對(duì)比分析

白洪芬，朱景偉

(大連海事大學(xué) 輪機(jī)工程學(xué)院，遼寧 大連 116026)

針對(duì)電力推進(jìn)船舶推進(jìn)電機(jī)性能與控制策略相匹配的問題，本文對(duì)電推船用永磁容錯(cuò)電機(jī)提出了空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)和電流滯環(huán)跟蹤控制(CHBPWM)兩種不同的矢量控制策略。結(jié)合H橋逆變電路結(jié)構(gòu)和工作原理，從諧波和控制效果方面對(duì)比分析了SVPWM和CHBPWM的區(qū)別和聯(lián)系，并在Matlab/Simulink中建立了三相永磁容錯(cuò)電機(jī)的矢量控制仿真模型，搭建矢量控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。由仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，相對(duì)于CHBPWM控制，SVPWM控制對(duì)直流側(cè)電壓的利用率更高，可降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，而CHBPWM控制則可優(yōu)先用于對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度要求較高的場合。因此可根據(jù)電推船不同的用途、需求等選用不同的控制策略。

船舶電力推進(jìn)； 永磁容錯(cuò)電機(jī)； H橋逆變器； 矢量控制； 電流滯環(huán)跟蹤控制； 空間電壓矢量脈寬控制； 對(duì)比分析； 諧波分析； 控制效果

Abstract：In ship electric propulsion systems, the propulsion motor must be associated with an overall control strategy. In this study, we investigated space vector pulse width modulation (SVPWM) and the current hysteresis band pulse width modulation (CHBPWM) in the three- phase fault- tolerant permanent magnet motor (FTPMM). Combining the circuit structure with the principle of the H- bridge inverter, we introduce the basic principle of the SVPWM and CHBPWM and compare and analyze their differences and similarities with respect to the harmonic wave and control effects. Then, we used Matlab/Simulink to develop simulations and constructed an experimental platform for the vector control system on which we performed a series of experiments. Based on our simulation and experimental results, compared with CHBPWM, we found the utilization rate of DC- link voltage to be higher and the torque ripples smaller in SVPWM. In addition, CHBPWM can be used in high- demand conditions requiring speed and quick torque response on a priority basis. Different control strategies can be selected for the different purposes and demands of electric propulsion ships.

Keywords：ship electric propulsion system; fault- tolerant permanent magnet motor (FTPMM); H- Bridge inverter; vector control; current hysteresis band pulse width modulation (CHBPWM); space vector pulse width modulation (SVPWM); comparative study; harmonic analysis; control effect

電力推進(jìn)船舶采用電動(dòng)機(jī)取代傳統(tǒng)的推進(jìn)柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，具有節(jié)約空間、節(jié)能環(huán)保及易于控制等優(yōu)點(diǎn)[1]。由于推進(jìn)電機(jī)是電力推進(jìn)船舶的主要?jiǎng)恿υ矗潆姎馓匦浴C(jī)械特性與節(jié)能特性會(huì)直接影響船舶推進(jìn)性能[2]。因此，推進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能需要與螺旋槳特性相匹配，且需要滿足功率和轉(zhuǎn)速變化范圍均很寬的多工況運(yùn)行條件[3]。

目前，船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)所采用的推進(jìn)電機(jī)主要包括三類(異步、同步、永磁)四種電機(jī)(異步、同步、方波電動(dòng)機(jī)、正弦波電動(dòng)機(jī))。其中，永磁同步電機(jī)具有效率高、體積小、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、容錯(cuò)性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此永磁電機(jī)中的永磁同步電機(jī)[4]、開關(guān)磁阻電機(jī)[5]等已經(jīng)成功應(yīng)用到船舶推進(jìn)系統(tǒng)中。而永磁容錯(cuò)電機(jī)FTPMM是在綜合考慮永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的，具有良好的容錯(cuò)性、動(dòng)靜態(tài)控制性能及可靠性，可以很好地滿足船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的要求[6]。

船舶推進(jìn)器的控制性能與控制策略也需要與推進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套，交流變頻技術(shù)的發(fā)展使得電機(jī)的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、V/F 變頻變壓控制等策略可以適應(yīng)不同船舶推進(jìn)要求[7]。其中，電壓空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM和電流滯環(huán)跟蹤脈寬調(diào)制CHBPW是兩種常用的PWM矢量控制策略，在基于全橋逆變電路的電機(jī)控制中已得到成熟應(yīng)用[8-9]。近些年，越來越多的文獻(xiàn)開始研究基于H橋逆變電路的SVPWM和CHBPWM兩種控制策略，但很少有文獻(xiàn)分析兩種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍[10-11]。因此，為了更好地研究基于H橋逆變器的永磁容錯(cuò)電機(jī)在船舶電力推進(jìn)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，本文首先分析三相永磁容錯(cuò)電機(jī)和H橋逆變電路基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)永磁容錯(cuò)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的基本原理，搭建仿真模型和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過對(duì)公式、仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，歸納對(duì)比了SVPWM和CHBPWM控制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、相互關(guān)系及適用范圍。

1 永磁容錯(cuò)電機(jī)結(jié)構(gòu)及H橋逆變電路

圖1為三相永磁容錯(cuò)電機(jī)結(jié)構(gòu)，每個(gè)槽內(nèi)只有一相繞組，繞組間電樞齒隔開，實(shí)現(xiàn)了物理隔離、熱隔離、磁隔離，各繞組間采用H橋逆變電路，實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，通過開槽深度和繞組匝數(shù)設(shè)計(jì)提高電抗，減小了短路電流，具有故障容錯(cuò)能力[12]。

永磁容錯(cuò)電機(jī)的H橋逆變電路如圖2所示。同普通的三相全橋逆變電路相比，H橋逆變電路的電壓基波幅值更大，直流電源的利用率更高。電機(jī)各個(gè)繞組間無中性點(diǎn)，增加了器件的可靠性，提供了豐富的電壓空間矢量，為提高電機(jī)的容錯(cuò)控制能力提供了條件[13]。

圖1 12槽3相8極永磁容錯(cuò)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of 3- phase 8- pole 12- slot FTPMM

圖2 三相永磁容錯(cuò)電機(jī)H橋逆變電路Fig.2 H- bridge inverters of the FTPMM

2 永磁容錯(cuò)電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)

2.1 永磁容錯(cuò)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

永磁容錯(cuò)電機(jī)的矢量控制系統(tǒng)由永磁容錯(cuò)電機(jī)、H橋逆變器、轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速傳感器和電流控制環(huán)節(jié)等多個(gè)部分組成。電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)通常采用比例積分(proportional integral，PI)控制，定子電流閉環(huán)分別采用SVPWM控制和CHBPWM控制。兩種矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.3 Vector control system of the FTPMM

2.2 SVPWM控制

SVPWM控制算法是將逆變器與電機(jī)視為一體，根據(jù)逆變器在不同工作模式下所產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼碜粉櫥鶞?zhǔn)磁鏈圓，由逆變器功率器件的開關(guān)模式和脈寬寬度產(chǎn)生調(diào)制波，產(chǎn)生互差120°電角度且失真盡可能小的三相正弦電流波形[16]。

H橋逆變電路為180°導(dǎo)通型功率開關(guān)管，上下橋臂不能同時(shí)導(dǎo)通，則可得到23=8個(gè)合成電壓矢量，如圖4所示。

圖4 電壓空間矢量圖Fig.4 Sector distribution of voltage space vector

在一個(gè)控制周期T內(nèi)，SVPWM參考與電壓矢量最接近的兩個(gè)開關(guān)矢量，通過控制每個(gè)開關(guān)矢量工作時(shí)間，使各開關(guān)矢量在平均伏秒意義上與參考電壓矢量的控制效果等效，如圖5所示，可表示為

Ux·T1+Ux±60°·T2+U0,7·T0=Uref·T

(1)

式中：T1、T2表示所選的相鄰兩電壓矢量的作用時(shí)間，T0表示零矢量的作用時(shí)間，T滿足關(guān)系T=T1+T2+T0，Uref為期望電壓矢量。

圖5 電壓合成矢量圖Fig.5 Voltage space vector diagram

2.3 CHBPWM控制

CHBPWM技術(shù)的基本思想是根據(jù)給定的三相定子電流信號(hào)與檢測到的實(shí)際定子電流信號(hào)的誤差關(guān)系確定H橋逆變電路中各開關(guān)的狀態(tài)，保證在實(shí)際電流大于給定值時(shí)，通過逆變器使之減小，反之增大[14]。最終，實(shí)際的電流波形圍繞給定的電流在一定誤差范圍內(nèi)作鋸齒狀變化，圖6為控制原理圖。

圖6 電流滯環(huán)跟蹤控制原理圖Fig.6 CHBPWM control principle of the FTPMM

圖6(b)為正弦參考電流在滯環(huán)控制下相電流的產(chǎn)生過程，頻率足夠高時(shí)，開關(guān)管的開關(guān)頻率為[15]

(2)

式中：Ud為逆變器輸出的直流母線電壓，2h為滯環(huán)比較器的環(huán)寬，L為濾波電感。式(2)可以看出，滯環(huán)比較器的環(huán)寬2h直接影響電流的跟蹤性能：h過大時(shí)，開關(guān)頻率低，跟蹤誤差大；h過小時(shí)，跟蹤誤差小，但開關(guān)頻率過高，開關(guān)損耗增大。

在滯環(huán)比較器作用下，實(shí)際電流矢量I在跟蹤參考電流矢量I*的過程中，其偏差會(huì)被限定在由三相開關(guān)線構(gòu)成的內(nèi)六邊形內(nèi)，如圖7所示。

圖7 電流矢量偏差區(qū)域分配Fig.7 Sector distribution of current vector deviation

3 CHBPWM控制與SVPWM控制關(guān)系

電流滯環(huán)控制的電路結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)，但開關(guān)頻率不固定，而SVPWM控制屬于電壓調(diào)制方式，系統(tǒng)開關(guān)頻率恒定，但由于死區(qū)時(shí)間的存在，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和開關(guān)頻率特性有一定的局限性，但兩種矢量控制均屬于電流控制。

3.1 兩種控制方式的諧波分析

(3)

其中

(4)

式中：UAn(ωt)是對(duì)UA(ωt)的逼近。由式(4)可看出SVPWM控制的電壓主要由基波和三次諧波構(gòu)成。由于H橋逆變電路各相繞組相互獨(dú)立，不能像普通同步電機(jī)那樣通過星形連接濾除三次諧波，所以該逆變電路輸出的電壓和電流會(huì)受到三次諧波影響。

由于CHBPWM控制過程中無需載波，所以輸出電壓中不含特定頻率的諧波分量。

3.2 兩種控制方式的控制效果關(guān)系

永磁容錯(cuò)電機(jī)的互感可以忽略不計(jì)，則繞組的等效電路如圖8所示。其中，L、R分別為電機(jī)該相繞組的電感和定子電阻，ex(x表示a、b、c)為該相繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢，ux為該相繞組兩端電壓。

圖8 x相繞組電路模型Fig.8 The circuit model of x- phase winding

由圖8可得，電機(jī)每相繞組電壓方程如下：

(5)

忽略繞組電阻，式(5)可近似表示為

(6)

假設(shè)給定電流矢量為I*，則誤差電流為

ΔI=I*-I

(7)

將式(7)代入式(6)中得，

(8)

由式(8)可看出，誤差電流矢量跟反電動(dòng)勢、給定電流矢量變化率及電壓有關(guān)系。當(dāng)ΔI=0時(shí)，交流側(cè)電壓給定值滿足：

(9)

由于三相H橋逆變電路有23=8種電壓輸出uk(k=0，1，……，7)狀態(tài)，則式(8)可改為

(10)

代入式(9)中得：

(11)

4 仿真研究

為了驗(yàn)證上述兩種矢量控制策略的正確性，在Matlab/Simulink R2012a中搭建三相永磁容錯(cuò)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真模型，對(duì)基于CHBPWM和SVPWM的兩種控制策略的性能進(jìn)行比較，兩種方法均采用id=0的控制策略。表1為仿真時(shí)所需的電機(jī)參數(shù)，仿真時(shí)間設(shè)置為0.3 s。

為便于比較，兩者的速度環(huán)均采用PI控制且取相同的PI系數(shù)，仿真時(shí)間均設(shè)置為0.3 s，電流滯環(huán)控制的環(huán)寬h=0.01。啟動(dòng)時(shí)給定轉(zhuǎn)速n=1 000 r/min，轉(zhuǎn)矩T=2.3 N·m，在t=0.1 s突加轉(zhuǎn)速到n=2 000 r/min，在t=0.2 s時(shí)突加負(fù)載到額定轉(zhuǎn)矩T=3.75 N·m，所得轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的仿真波形如圖9所示。在SVPWM控制中，起動(dòng)過程中最大轉(zhuǎn)矩相對(duì)較小，約為5.1 N·m，大約經(jīng)過0.015 s達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)矩最大值約為2.38 N·m，最小轉(zhuǎn)矩值約為2.22 N·m，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)約為6.96%；轉(zhuǎn)速最大值約為1 010 r/min，最小轉(zhuǎn)速值約為990 r/min，轉(zhuǎn)速脈動(dòng)約為2.0%；轉(zhuǎn)速突變至2 000 r/min時(shí)，經(jīng)過大約0.05 s即達(dá)到穩(wěn)定。在CHBPWM控制中，起動(dòng)過程中最大轉(zhuǎn)矩達(dá)到7.2 N·m，大約經(jīng)過0.01 s達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)矩最大值約為2.42 N·m，最小轉(zhuǎn)矩值約為2.20 N·m，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)約為9.52%；轉(zhuǎn)速最大值約為1 015 r/min，最小轉(zhuǎn)速值約為980 r/min，轉(zhuǎn)速脈動(dòng)約為3.51%；轉(zhuǎn)速突變至2 000 r/min時(shí)，經(jīng)過大約0.01 s即達(dá)到穩(wěn)定；轉(zhuǎn)矩突變時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間更短，約為0.002 s。

表1 仿真所需的電機(jī)參數(shù)

圖9 轉(zhuǎn)速、負(fù)載突變時(shí)的波形變化圖Fig.9 The changing waveforms of torque and speed

由圖9可看出，CHBPWM控制的響應(yīng)速度比SVPWM控制稍快；但是在負(fù)載和速度突變時(shí)，由于CHBPWM控制的開關(guān)頻率不固定，所以其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和速度脈動(dòng)比SVPWM要大的多。

0.211～0.3 s時(shí)間內(nèi)，兩種控制方式均為穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)該時(shí)間段內(nèi)的電壓進(jìn)行諧波分析，可得圖10。由圖10可以看出，在參數(shù)相同的情況下，SVPWM在基波頻率附近的諧波畸變率(total harmonic distortion，THD)值較大，而CHBPWM沒有特定頻率的諧波含量。

圖10 電壓諧波分析Fig.10 Voltage harmonic analysis

仿真結(jié)果表明：基于SVPWM控制策略的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)小、諧波含量少，而CHBPWM控制方法相對(duì)簡單，響應(yīng)速度較快，當(dāng)功率器件的開關(guān)頻率足夠高時(shí)，不依賴于電機(jī)參數(shù)，魯棒性好。因此在對(duì)響應(yīng)速度要求較高的場合應(yīng)該優(yōu)先考慮CHBPWM控制，而對(duì)于轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速精度要求較高的場合則需要考慮采用SVPWM控制。

船舶根據(jù)用途差別有不同的要求，如小型輪渡船舶對(duì)調(diào)速精確度要求相對(duì)較低，但要求具有良好的啟動(dòng)性能和響應(yīng)速度；而科學(xué)測量船舶則需要精確的速度、定位和較小的脈動(dòng)，但對(duì)響應(yīng)速度的要求相對(duì)不高。此時(shí)就可以選擇SVPWM控制策略或SVPWM控制策略使得船舶推進(jìn)電機(jī)發(fā)揮最優(yōu)功能。

5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及分析

為了進(jìn)一步分析基于H橋逆變電路的永磁容錯(cuò)電機(jī)的性能，對(duì)基于CHBPWM和SVPWM的兩種控制方式進(jìn)行閉環(huán)實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)用三相四極永磁容錯(cuò)電機(jī)控制系統(tǒng),如圖11所示。其中功率器件選用FGA25N120ANTD IGBT，控制器采用TMS320F28335 DSP芯片。永磁容錯(cuò)電機(jī)同軸安裝一臺(tái)永磁同步發(fā)電機(jī)作為負(fù)載，其三相輸出經(jīng)整流后連接可調(diào)變阻器，通過調(diào)節(jié)變阻器改變系統(tǒng)負(fù)載的大小。其中，實(shí)驗(yàn)電機(jī)的參數(shù)同表1中的仿真參數(shù)相同。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，給定轉(zhuǎn)速為1 000 r/min。兩種控制策略下電機(jī)輸出到示波器中的三相電流波形分別如圖12所示。由圖12可知，兩種控制策略下三相電流波形均為近似正弦波，驗(yàn)證了H橋逆變電路驅(qū)動(dòng)的兩種控制方式的正確性。經(jīng)過濾波后，SVPWM后基本沒有毛刺，但由于含有三次諧波，其正弦度有一定的影響，CHBPWM在環(huán)寬范圍內(nèi)作鋸齒狀波動(dòng)，均與理論分析一致。

圖11 永磁容錯(cuò)電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.11 Experiment platform of FTPMM control system

同樣工作條件下，測得兩種控制方式的轉(zhuǎn)速波

形如圖13所示。由圖13(a)可知，最大轉(zhuǎn)速約為1 007 r/min，最小轉(zhuǎn)速約為985 r/min，轉(zhuǎn)速脈動(dòng)約為2.21%。由圖13(b)可知，最大轉(zhuǎn)速約為1 016 r/min，最小轉(zhuǎn)速約為977 r/min，轉(zhuǎn)速脈動(dòng)約為3.91%。

由圖13可知，兩種控制策略下轉(zhuǎn)速均可以正確跟蹤給定轉(zhuǎn)速，而且SVPWM控制的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)約為2.21%，CHBPWM控制的轉(zhuǎn)速脈動(dòng)約為3.91%，與仿真結(jié)果相同。

同樣工作條件下，測得兩種控制方式的轉(zhuǎn)矩波形如圖14所示。由圖14(a)可知，最大輸出轉(zhuǎn)矩約為2.42 N·m，最小輸出轉(zhuǎn)矩約為2.15 N·m，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)約為11.82%。由圖14(b)可知，最大輸出轉(zhuǎn)矩約為2.43 N·m，最小輸出轉(zhuǎn)矩約為2.12 N·m，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)約為13.62%。

圖12 電流波形圖Fig.12 Current waveforms

圖13 轉(zhuǎn)速波形圖Fig.13 Speed waveforms

圖14 轉(zhuǎn)矩波形圖Fig.14 Torque waveforms

由圖14可知，兩種控制策略均可輸出給定的轉(zhuǎn)矩，SVPWM控制的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(約為11.82%)比CHBPWM控制的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)(約為13.62%)稍小。

實(shí)驗(yàn)過程中，由于變量離散化,設(shè)備精度不夠等因素轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)均比仿真波形要大，但均能控制在要求的范圍內(nèi)。

6 結(jié)論

1)通過調(diào)整SVPWM控制中給定電壓矢量和選擇的空間電壓矢量，或調(diào)整CHBPWM控制中誤差電流矢量的變化率，可使兩種控制方式在一定情況下實(shí)現(xiàn)同樣的控制效果。

2)SVPWM控制策略轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)小、諧波含量少，而CHBPWM控制方法相對(duì)簡單，響應(yīng)速度較快，魯棒性好。因此在對(duì)響應(yīng)速度要求較高的場合應(yīng)優(yōu)先考慮CHBPWM控制，而對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速精度要求較高的場合則優(yōu)先采用SVPWM控制。

3)對(duì)于以永磁容錯(cuò)電機(jī)為推進(jìn)電機(jī)的電推船，可以進(jìn)一步研究在電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，采用容錯(cuò)控制策略后對(duì)整個(gè)船舶系統(tǒng)性能的影響，分析船舶系統(tǒng)的容錯(cuò)性能，進(jìn)一步提高整個(gè)船舶系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

[1] 白洪芬，朱景偉，秦俊峰．改進(jìn)滑模觀測器在船舶電力推進(jìn) PMSM 無位置控制中的應(yīng)用[J]．中國航海， 2015， 38(4)： 22-25． BAI Hongfen，ZHU Jingwei，QIN Junfeng．Improved SMO based sensorless PMSM vector control in ship electric propulsion system [J]．Navigation of China， 2015， 38 (4)： 22-25．

[2] 華斌，周艷紅，謝冰若，等．電機(jī)技術(shù)在艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]．微電機(jī)， 2015， 48(5)： 101-105． HUA Bin, ZHOU Yanhong, XIE Bingruo, et al．Motor technology applied in naval ship electric drive propulsion[J]．Micormotors， 2015， 48(5)： 101-105．

[3] 湯天浩，韓朝珍．船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2015．

[4] REN J, LIU Y, WANG N, et al．Sensorless control of ship propulsion interior permanent magnet synchronous motor based on a new sliding mode observer[J]．ISA transactions， 2015， 54 (1)： 15-26．

[5] MITRA A，EMADI A. On the suitability of large switched reluctance machines for propulsion applications[C] //2012 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Dearborn, MI, 2012: 1-5.

[6] MECROW B C, JACK A G, ATKINSON D J, et al. Design and testing of a four- phase fault- tolerant permanent- magnet machine for an engine fuel pump [J]．IEEE transaction on energy conversion， 2004， 19(2)： 132-137．

[7] 喬鳴忠，曾海燕，夏益輝，等．船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[J]．哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)， 2015， 36(5)： 611-615． QIAO Mingzhong，ZENG Haiyan，XIA Yihui，et al．The stability analysis of an electric propulsion system for ships [J]．Journal of Harbin Engineering University， 2015， 36(5)： 611-615．

[8] 付勝杰，彭俠夫．六相逆變器空間矢量脈寬調(diào)制策略的分析與優(yōu)化[J]．哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012， 33(4)： 512-516． FU Shengjie，PENG Xiafu．Analysis and optimization of SVPWM strategy for a six- phase inverter[J]．Journal of Harbin Engineering University， 2012， 33(4)： 512-516．

[9] 廖金國，花為，程明，等．一種永磁同步電機(jī)變占空比電流滯環(huán)控制策略[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2015， 35(18)： 4762-4770． LIAO Jinguo，HUA Wei，CHENG Ming，et al．A variable- duty- cycle current- hysteresis control strategy for permanent magnet synchronous motors [J]．Proceedings of the CSEE， 2015， 35(18)： 4762-4770．

[10] BAI H，ZHU J，QIN J. Fault- tolerant control for a dual- winding fault- tolerant permanent magnet motor drive based on SVPWM [J]．IET power electronics， 2017， 10(5)： 509-516．

[11] 蔡巍，喬鳴忠，張曉鋒．H橋型五相感應(yīng)電機(jī)SVPWM控制技術(shù)[J]．電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)， 2008， 20(4)： 33-38． CAI Wei，QIAO Mingzhong，ZHANG Xiaofeng．SVPWM control technique for five- phase H- bridge induction motor [J]．Proceedings of the CSU- EPSA， 2008， 20(4)： 33-38．

[12] 白洪芬，朱景偉，孫軍浩，等．雙繞組永磁容錯(cuò)電機(jī)不同故障容錯(cuò)控制策略的比較研究[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2016， 31(13)： 189-199． BAI Hongfen，ZHU Jingwei，SUN Junhao，et al．Comparative study of different fault- tolerant control strategies for dual- winding fault tolerant permanent magnet motor[J]．Transactions of China electrotechnical society， 2016， 31(13)： 189-199．

[13] 朱景偉，刁亮，任寶珠．具有冗余特性的永磁容錯(cuò)電機(jī)短路故障分析與控制[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2013， 28(3)： 80-86． ZHU Jingwei，DIAO Liang，REN Baozhu．Analysis and control of short- circuit fault in a fault- tolerant permanent magnet motor drive with redundancy[J]．Transactions of China electrotechnical society， 2013， 28(3)： 80-86．

[14] 王成元，夏加寬，孫宜標(biāo)．現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2014．

[15] 洪峰，單任仲，王慧貞，等．一種變環(huán)寬準(zhǔn)恒頻電流滯環(huán)控制方法[J]．電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2009， 24(1)： 115-119． HONG Feng，SHAN Renzhong，WANG Huizhen，et al．A varied hysteresis- band current controller with fixed switching frequency [J]．Transactions of China electrotechnical society， 2009， 24(1)： 115-119．

[16] 司賓強(qiáng)，朱紀(jì)洪，吉敬華．四相永磁容錯(cuò)電機(jī)短路故障容錯(cuò)策略[J]．控制與決策， 2014， 29(8)： 1489-1494． SI Binqiang，ZHU Jihong，JI Jinghua．Two short- circuit fault tolerant strategies for four- phase permanent- magnet fault- tolerant machine [J]．Control and decision， 2014， 29 (8)： 1489-1494．

[17] GUO Hong，XU Jinquan，HUANG Xiaolin．A novel fault tolerant permanent magnet synchronous motor with improved optimal torque control for aerospace application [J]．Chinese journal of aeronautics， 2015， 28(2)： 535-544.

ComparativestudyofvectorcontrolstrategiesforFTPMMappliedinshipelectricpropulsionsystem

BAI Hongfen, ZHU Jingwei

(Marine Engineering College, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China)

10.11990/jheu.201604093

http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20170427.1510.080.html

U665.11

A

1006- 7043(2017)09- 1484- 07

2016-04-29. < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期：2017-04-27.

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(3132016313)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51777024)；廣西教育廳項(xiàng)目(2017KY0800).

白洪芬(1988-), 女, 博士研究生; 朱景偉(1963-), 男, 教授,博士生導(dǎo)師.

朱景偉, E- mail: zjwdl@dlmu.edu.cn.

本文引用格式：白洪芬，朱景偉. 電推船用永磁容錯(cuò)電機(jī)矢量控制策略對(duì)比分析[J]. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)， 2017， 38(9): 1484-1490.

BAI Hongfen, ZHU Jingwei. Comparative study of vector control strategies for FTPMM applied in ship electric propulsion system[J]. Journal of Harbin Engineering University， 2017， 38(9): 1484-1490.