發(fā)布時間：2021-10-13 05:52

　　從船舶的大型化、集成化、自動化、智能化發(fā)展趨勢來看,用于驅(qū)動及控制船用設(shè)備的電能需求正越來越大,船舶電力系統(tǒng)在發(fā)展方向上有著日趨復(fù)雜、龐大化的趨勢。一直以來,船舶自動化電站模擬器在輪機從業(yè)人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)中扮演著不可替代的角色。STCW公約馬尼拉修正案也對其使用及性能標(biāo)準(zhǔn)做出了新的、詳細的規(guī)定。因此,對于船舶電力系統(tǒng)的研究及船舶自動化電站模擬器的開發(fā),成為國際國內(nèi)的一個熱門領(lǐng)域。本文以某船主電力系統(tǒng)為研究對象,建立了電力系統(tǒng)的同步發(fā)電機、發(fā)電柴油機及其調(diào)速系統(tǒng)、勵磁調(diào)壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。其中重點研究了同步發(fā)電機的建模,詳細介紹了同步發(fā)電機七階基本模型和實用模型的推導(dǎo),主要內(nèi)容包括:給出推導(dǎo)假設(shè)條件、數(shù)學(xué)方程建立、標(biāo)幺制系統(tǒng)表示、實用模型簡化條件給出、仿真模型參數(shù)轉(zhuǎn)化。在建立起七階基本模型基礎(chǔ)上,通過一定的簡化條件,對五階模型方程進行了推導(dǎo),以滿足不同情況下仿真的需要。對于發(fā)電柴油機及其調(diào)速系統(tǒng)、勵磁調(diào)壓系統(tǒng)的建模,均是在實際設(shè)備原理的研究基礎(chǔ)上展開的,符合實際應(yīng)用現(xiàn)狀。在建立的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,通過MATLAB/Simulink軟件對數(shù)學(xué)模型對應(yīng)的各仿真模塊進行了搭建。同時為實現(xiàn)船舶電力系統(tǒng)的... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１船舶電力系統(tǒng)單線示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍａｒｉｎｅ?ｐｏｗｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｉｎｇｌｅ?

（１）同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)??船用同步發(fā)電機多由柴油機驅(qū)動，轉(zhuǎn)速通常為較低的７２〇ｒ／ｍｉｎ，所以大多采用??凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)［３７］。如圖３．１所示為一對磁極的三相同步發(fā)電機橫截面示意圖，多??對磁極也是基于此基本結(jié)構(gòu)簡圖來分析的。分析圖３．１可知：ａ、ｂ、ｃ位于定子上，??是定子三相靜止繞組；直軸（ｄ軸）由定子中心指向磁極Ｎ極，而交軸（ｑ軸）超??前直軸９０°并垂直于轉(zhuǎn)子中心位置；／為位于轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組，通以直流電來產(chǎn)??生磁場，且其隨轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場，定子切割磁場就感應(yīng)出了交流電動??勢；《是ｄ軸超前于ａ相繞組的角度，單位為電氣弧度；￡〇為轉(zhuǎn)子角速度，單位為??電氣弧度每秒［３］。??ｂ處。??圖３．１三相同步發(fā)電機橫截面圖??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ｐｈａｓｅ?ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ??從定子繞組的“定”字可以看出，它從空間上來講是靜止的，而轉(zhuǎn)子繞組則??在原動機帶動下不斷旋，形成旋轉(zhuǎn)磁場。定子三相繞組電流產(chǎn)生的磁通通過空氣??隙和轉(zhuǎn)子鐵芯形成回路

（１）同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)??船用同步發(fā)電機多由柴油機驅(qū)動，轉(zhuǎn)速通常為較低的７２〇ｒ／ｍｉｎ，所以大多采用??凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)［３７］。如圖３．１所示為一對磁極的三相同步發(fā)電機橫截面示意圖，多??對磁極也是基于此基本結(jié)構(gòu)簡圖來分析的。分析圖３．１可知：ａ、ｂ、ｃ位于定子上，??是定子三相靜止繞組；直軸（ｄ軸）由定子中心指向磁極Ｎ極，而交軸（ｑ軸）超??前直軸９０°并垂直于轉(zhuǎn)子中心位置；／為位于轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組，通以直流電來產(chǎn)??生磁場，且其隨轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)形成旋轉(zhuǎn)磁場，定子切割磁場就感應(yīng)出了交流電動??勢；《是ｄ軸超前于ａ相繞組的角度，單位為電氣弧度；￡〇為轉(zhuǎn)子角速度，單位為??電氣弧度每秒［３］。??ｂ處。??圖３．１三相同步發(fā)電機橫截面圖??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ｐｈａｓｅ?ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ??從定子繞組的“定”字可以看出，它從空間上來講是靜止的，而轉(zhuǎn)子繞組則??在原動機帶動下不斷旋，形成旋轉(zhuǎn)磁場。定子三相繞組電流產(chǎn)生的磁通通過空氣??隙和轉(zhuǎn)子鐵芯形成回路

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Simulink的船舶電力系統(tǒng)的仿真[J]. 申喜,唐穎,魏文軒,王慶紅.  艦船電子工程. 2013(09)
[2]輪機模擬器及其關(guān)鍵技術(shù)[J]. 賈寶柱,曹輝,張均東,林葉錦.  中國航海. 2012(01)
[3]現(xiàn)代船舶輪機模擬器的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 曹輝,張均東.  航海教育研究. 2012(01)
[4]船舶電力系統(tǒng)的動態(tài)過程仿真研究[J]. 劉雨,郭晨,孫建波,孫才勤.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2009(09)
[5]教學(xué)實習(xí)船電力系統(tǒng)建模與仿真[J]. 李東輝,張均東,何治斌.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2008(02)
[6]電力系統(tǒng)仿真分析中幾種同步發(fā)電機數(shù)學(xué)模型的比選[J]. 申健,金鈞.  電氣技術(shù). 2007(09)
[7]船舶電力系統(tǒng)建模[J]. 施偉鋒,陳子順.  中國航海. 2004(03)
[8]船舶電站柴油發(fā)電機組H∞綜合控制器的研究[J]. 黃曼磊,李殿璞.  中國造船. 2004(01)
[9]輪機模擬器在海船輪機長培訓(xùn)教學(xué)中的實踐研究(英文)[J]. 黃加亮,陳丹,蔡振雄,陳景鋒,陳海泉,張洪朋.  大連海事大學(xué)學(xué)報. 2003(S1)
[10]輪機模擬器船舶電站仿真系統(tǒng)(英文)[J]. 孫才勤,郭晨,史成軍,彭水生,李暉.  大連海事大學(xué)學(xué)報. 2002(S1)

博士論文
[1]船舶電力系統(tǒng)建模仿真及動態(tài)穩(wěn)定性研究[D]. 孫才勤.大連海事大學(xué) 2010
[2]船舶柴油發(fā)電機組的建模與運行仿真研究[D]. 李東輝.大連海事大學(xué) 2011

碩士論文
[1]19000TEU集裝箱船推進系統(tǒng)建模與仿真[D]. 楊勝旺.大連海事大學(xué) 2017
[2]船舶電力系統(tǒng)建模與仿真研究[D]. 侯林其.大連海事大學(xué) 2016
[3]VLCC船舶輪機模擬器電力系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D]. 楊元章.大連海事大學(xué) 2014
[4]DMS-2013輪機模擬器中船舶高壓電站建模與仿真實現(xiàn)[D]. 閻曉如.大連海事大學(xué) 2014
[5]基于虛擬現(xiàn)實的船舶電站仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的研究[D]. 盧森微.江蘇科技大學(xué) 2014
[6]LNG船中壓船舶電站的虛擬現(xiàn)實研究[D]. 張驍馳.大連海事大學(xué) 2013
[7]船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D]. 馬振佳.大連海事大學(xué) 2013
[8]“太平洋”輪船舶高壓電力系統(tǒng)的仿真研究[D]. 張靈杰.大連海事大學(xué) 2013
[9]船舶電站系統(tǒng)建模仿真[D]. 吳賽賽.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[10]船舶電力系統(tǒng)仿真平臺建立及其智能控制研究[D]. 王愛娟.重慶交通大學(xué) 2012



本文編號：3434079