甘世红褚建新+顾伟+陈泰山

DOI：10.13340/j.jsmu.2016.04.013

文章编号：1672-9498（2016）04007005

摘要：为改善船舶轴带发电机的性能，基于LCL滤波器的PWM整流器被应用到船舶轴带发电机系统中.为抑制LCL滤波器的谐振峰值，在不额外增加传感器的情况下，设计一种新颖的电流控制器.通过Luenberger观测器来预测电容电流，然后通过虚拟电阻反馈此电流引入有源阻尼，进而抑制LCL滤波器谐振峰值；在此基础上设计整流电压和变流器侧电流双闭环控制策略，提高整流侧直流电压和变流器侧交流电流的动态响应速度和抗干扰能力；最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性.

关键词：

LCL滤波器； 有源阻尼； PWM整流器； 轴带发电机

中图分类号： U664.1；TM34

文献标志码： A

PWM rectifiers of ship shaft generators based on LCL filters

GAN Shihonga， CHU Jianxinb， GU Weib， CHEN Taishana

（a. Merchant Marine College； b. Institute of Logistics Science & Engineering， Shanghai Maritime

University， Shanghai 201306， China）

Abstract：

In order to improve the performance of ship shaft generators， a PWM rectifier based on an LCL filter is applied to the ship shaft generator system. To suppress the resonance peak of the LCL filter， a novel current controller without additional transducers is proposed. The capacitive current is predicted by a Luenberger observer. Through the virtual resistor feedback， the predicted current creates active damping to suppress the resonance peak of the LCL filter. Based on this， the dualloop control strategy of the rectified voltage and the inverterside current is proposed to improve the dynamic responding time and the antiinterference ability of DC voltage in the rectifier side and AC current in the converter side. Finally， the correctness of the theoretical analysis and the feasibility of the control strategy are verified by the simulation and experiments.

Key words：

LCL filter； active damping； PWM rectifier； shaft generator

收稿日期： 20151112

修回日期： 20151222

基金项目：

交通运输部应用基础研究项目（2013329810350）；上海市自然科学基金（14ZR1419100）；上海市科学技术委员会资助项目（13160501500）；上海海事大学校基金（20130430）

作者简介：

甘世红（1970—），男，甘肃兰州人，副教授，博士，研究方向为船舶电气控制系统，（Email）shgan@shmtu.edu.cn

0引言

船舶轴带发电机主要应用于远洋船舶上.轴带发电机以主机作为原动机，充分利用主机的富余功率，其运行效率及经济性远高于柴油发电机.船舶轴带发电机供电系统一般采用永磁发电机和变流器方式[12]，首先将轴带发电机发出的交流电进行整流，然后通过网侧逆变器将电能回馈到船舶电站.

轴带发电机采用脉宽调制（Pulse Width Modulation， PWM）整流技术可以输出稳定可控的直流电压，交流侧功率因数可控.[35]此外，PWM整流器采用LCL滤……