采用定子磁通定向的双馈感应电机双矢量控制技术，用于实现清洁的船舶推进系统

《Mathematics and Computers in Simulation》：Dual Vector Control with Stator Flux Orientation of doubly fed induction machine for clean naval propulsion

　　

尤瑟夫·德里米齐（Youssef Drimizi）|玛丽亚·皮耶特扎克-戴维（Maria Pietrzak-David）|帕斯卡尔·莫松（Pascal Maussion）

摘要

尽管电推进技术早已应用于海洋领域，但海运行业持续的脱碳进程要求更高效、更可靠、更优化的电气驱动系统。本文研究了一种由两个相同的PWM电压源逆变器（VSI）供电的高压双馈感应电动机（DFIM）推进系统，其中一个逆变器连接定子，另一个连接转子。这些逆变器通过来自移相变压器二次侧和整流桥的电气隔离直流链路获得电力，这限制了快速电气耦合，同时提高了系统的可靠性和容错能力。

本文提出了一种基于控制导向的磁通模型的双矢量控制与定子磁通定向（DVCSFO）策略。该模型采用以下$(d,q)$' role="presentation">$(d,q)$' role="presentation">$m=1$' role="presentation">$m=1$参考框架进行设计。该模型明确识别了耦合项，从而实现了适合系统控制合成的结构化线性表示。该方法应用于一种具有单位电压比的高压准对称DFIM（$m=1$' role="presentation">$m=1$），这种配置在文献中很少被提及，目前也不存在商业解决方案。在这种条件下，通过使定子和转子之间的有功功率平衡（$P_s\approx P_r$' role="presentation">$P_s\approx P_r$），实现了磁通量的平衡分布，从而降低了逆变器的应力并促进了均匀的热负荷分布。

性能通过Matlab/Simulink–PLECS联合仿真进行评估，并在实验室测试台上使用代表推进系统扰动的时间变化负载扭矩曲线进行了实验验证。结果表明，该系统能够实现精确的磁通调节、在负载突变下的可靠速度跟踪以及机器两侧近乎平衡的功率分配，证实了所提出的DVCSFO控制DFIM架构在先进电动海洋推进系统中的可行性和实际应用价值。未来的工作将重点关注进一步提高整个驱动系统的效率和可靠性。