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船用永磁同步电动机推进系统建模与仿真研究

一、前言

近年来，随着环保意识的不断增强以及船舶市场的巨大潜力，船

永磁同步电动机（PMSM）作为新型推进系统技术，得到越来越广泛的应

用。本文将介绍船PMSM推进系统的建模与仿真研究，为相关学者和

船舶从业人员提供一定的参考价值。

二、船PMSM推进系统的基本原理

1、PMSM介绍

PMSM又称为无刷直流电机（BLDCM），它是由一个三相绕组、一

个转子和一个永磁体组成的电机。PMSM既拥有普通同步电机高效率、高

功率密度的特点，还具有直流电机简单控制、线圈不发热的优势，从而

更适用于低速大扭矩和高效运转等应用场合。

2、PMSM推进系统原理

船PMSM推进系统将电机与螺旋桨连接，通过控制电机的转速及

方向，来调节推进力的大小和方向。推进系统的精度和响应速度对于船

只运行的安全性和航行指标显得尤为重要。

三、船PMSM推进系统建模

1、电机建模

船PMSM电机可能存在传热和电动耦合等非线性因素，需要采

建模软件SIMULINK来进行建模。将电机从电学方程出发进行建模，建

立电机的状态方程（如电压/电流等）和输出方程，得到电机的数学模型。

输入模型参数和控制策略，完成电机部分subsystem。

2、螺旋桨建模

在SIMULINK中建立螺旋桨转动的数学模型，使其可以接收电机输

出转矩，计算出推进力与船速等信息。

3、反馈控制

在SIMULINK系统中加入反馈控制，包括了PID控制等多种算法，

从而优化了推进系统的响应速度和稳定性。

四、船PMSM推进系统仿真

对于船PMSM推进系统，可采用基于SIMULINK的仿真方式，通

过不断改变电机控制策略，来调节推进力及船速等参数。仿真结果可以

表明，PMSM推进系统有很好的响应性能，能够快速响应控制指令，并保

持较高的控制精度，同时具有能耗低、噪音小等特点。

五、船PMSM推进系统的应用前景

船PMSM推进系统是未来船舶推进技术的趋势，在环保、节能等

领域有着广泛的应用前景。此外，在智能化水平不断提高的今天，船

PMSM推进系统的智能化控制还有着很大的拓展空间。

六、结论

本文介绍了船PMSM推进系统的基本原理、建模与仿真研究，并

对其应用前景进行了展望。PMSM推进系统将代表未来推进系统技术发展

方向之一，在船用领域的市场前景广阔。