基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法

本发明涉及的是一种变频器控制领域的技术，具体是一种基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法。

背景技术：

1、船舶电力系统是一个独立的发电系统，极易受冲击载荷的影响。船舶大功率设备在投切时会引起瞬时的负载功率突变，受燃气轮机限制，发电机组机械功率响应很慢，使得船舶电力系统抗冲击性负载的能力较差，难以满足稳定运行需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术没有考虑到利用转子转动惯量作为惯性支撑的办法，在包含大功率负载的场景下无法满足功率变化的要求的不足，提出一种基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法，根据推进电机运行特性，结合变频器工作状态，利用旋转负载中存储的动能，进行电机驱动系统的协调控制，为直流电网调压提供支持，显著提高了船舶电力系统稳定性和便利性。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明涉及一种基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法，包括：

4、步骤1、针对变频器驱动的船舶推进系统，在变频器中实施虚拟惯量控制，嵌入电机转矩控制内环，并建立电机驱动系统转速闭环小信号模型，以实现稳态时控制电机转速，在直流母线电压波动期间提供暂态功率支撑；

5、步骤2、基于推进电机变频器直流母线电压惯量支撑的设计方案，建立电机驱动系统直流电压闭环小信号模型，评估推进电机惯量支撑能力，根据系统运行状态协调惯量水平，从而构建推进系统与电力系统协调的优化惯量支撑控制方案；

6、步骤3、将适用于电机驱动系统的优化惯量支撑控制方案应用于抑制冲击性负载投切导致的船舶电网系统电压波动，以实现船舶电力系统电压安全稳定。

7、技术效果

8、本发明采用推进电机作为平抑船舶负载波动的控制技术，在船舶电网直流电压波动的暂态过程中，利用了旋转负载中存储的动能，为船舶电网提供显著的直流电压支撑。与现有技术相比，本发明控制灵活，无需任何专用储能系统，不增加额外成本，可以长期工作在大电流、高功率、高能量变化频率的状态下，更加适合平抑船舶负载功率变化较高的情况。

1.一种基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法，其特征是，所述的系统模型包括：依次相连的螺旋桨、齿轮箱、推进电机和变频器以及与变频器输出端相连的冲击负载和发电机组。

3.根据权利要求1或2所述的基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法，其特征是，所述的虚拟惯量控制是指：在电网负载功率波动时，电机驱动系统为船舶电网提供支撑功率，用于改善直流电压动态过程中的最大跌落、最大过冲和恢复振荡，其中：为附加的虚拟惯性功率，为虚拟下垂系数，为虚拟电容，为等效直流电压，为直流电压额定值。

4.根据权利要求3所述的基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法，其特征是，所述的嵌入是指：基于变频器控制中速度外环生成的原转速控制转矩与虚拟支撑功率转换成的附加虚拟转矩指令相加，得到总转矩指令，其中：为螺旋桨实际运行转速，为螺旋桨计算保护用最低转速，在具体实现中，采用滤波微分对电压时间导数进行采集，即，为微分常数，电压偏差软死区，电压变化软死区，为设置的电压死区范围，为设置的电压变化率死区范围。

5.根据权利要求4所述的基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法，其特征是，所述的电机驱动系统转速闭环小信号模型为：，其中：为负载功率扰动，和为考虑死区控制的虚拟下垂系数和虚拟电容的等效系数，取值范围为，为直流母线上的总电容，为变频器电流内环的惯性时间常数，通过一阶惯性近似表示电网侧功率暂态响应。

6.根据权利要求1所述的基于推进电机变频器的优化惯量支撑控制方法，其特征是，所述的步骤2，具体包括：