DMS2016轮机模拟器中高压发电机组的建模仿真及应用

摘要

随着科技的进步，船舶日趋大型化、自动化、智能化，船舶低压电力系统已不能完全满足船舶的实际需要，而更多地采取了更高等级的电力系统，船舶高压电力系统是现阶段船舶电站的研究重点和难点。鉴于此，本文对船舶高压电站的特点进行了细致的研究，建立了发电机组的数学模型，并将其应用于DMS2016系列轮机模拟器中。
　　首先，本文对船舶高压电力系统的特点进行了介绍，从原理上分析了实船中发电机的差动保护机制、船舶高压电力系统中性点接地和船舶高压变压的预充磁机理，简要介绍了船舶高压断路器、船舶高压配电盘的“五防”措施。
　　然后，建立了船舶高压电力系统整体的数学模型，包括船舶原动机、船舶高压同步发电机、励磁控制器及静态负荷等数学模型。基于整体模型，将模糊控制添加到励磁控制器中，改善了船舶电力系统的动态性能;根据电压调整特性曲线，实现并联运行发电机间无功功率的自动均分。
　　之后，用Matlab/Simulink仿真软件对推导的数学模型进行仿真，在突加负载和突减负载的情况下，获得了船舶高压电力系统的数据，包括柴油机转速、同步发电机端电压、端电流等的数据，并通过与实船数据进行分析比较验证了所建数学模型的正确性，并具有较高的准确性。
　　最后，通过Visual C++进行了船舶高压电站操作界面的程序设计，并与SUPERSIMS仿真平台建立的模型进行通讯，将船舶高压电站的仿真模型应用于DMS2016系列模拟器中。该模拟器具有船舶高压电站仿真操作功能，目前已经实际运用到船员培训及本科教学中。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 船舶高压发电机组仿真概述

1．3 国内外研究的现状

1．4 论文的主要工作

第2章 船舶高压电力系统的特点

2．1 船舶高压电力系统简介

2．2 船舶高压电力系统保护

2．3 船舶高压开关柜

2．3．1 船舶高压开关

2．3．2 船舶高压开关柜的特点

2．4 船舶高压变压器空载合闸及预充磁

2．4．1 船舶高压变压器空载合闸

2．4．2 船舶高压变压器预充磁

2．5 本章小结

第3章 船舶高压发电机组仿真的数学模型

3．1 船舶柴油机及其调速器数学模型

3．1．1 柴油机及其调速器数学模型

3．1．2 柴油机及其调速器数学模型搭建

3．2 船舶高压同步发电机数学模型

3．2．1 abc坐标系下的基本方程

3．2．2 dqO坐标系下的标幺值方程

3．2．3 电机参数

3．2．4 同步发电机五阶数学方程

3．2．5 同步发电机五阶数学方程搭建

3．3 船舶高压同步发电机励磁系统

3．3．1 励磁控制系统的工作原理

3．3．2 相复励无刷励磁控制系统

3．3．3 模糊PID励磁控制系统

3．3．4 并联运行发电机间无功功率自动分配

3．4 静态负荷数学模型

3．5 本章小结

第4章 船舶高压发电机组仿真及结果分析

4．1 船舶高压发电机组的仿真模型

4．2 仿真模型运行和分析

4．3 本章小结

第5章 DMS2016轮机模拟器中高压发电机组的应用

5．1 SUPERSIMS仿真平台简介

5．2 DMS2016轮机模拟器高压电站系统

5．2．1 数学模型算法的添加

5．2．2 仿真界面的设计与开发

5．3 DMS2016轮机模拟器实际应用

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历