船舶电力系统同步发电机振荡抑制方法研究

发布时间：2021-02-18 22:55

　　目前,船舶正在向着集成化、自动化、智能化的趋势发展。船舶上配备了越来越多的电气设备,使得船舶电力系统的容量与复杂程度不断提高,对船舶电力系统稳定性的要求也越来越高。同步发电机作为船舶电力系统的重要元件,其稳定性对于整个船舶电力系统的稳定运行有着重要影响。本文以船舶同步发电机励磁控制系统作为主要研究对象,对同步发电机振荡抑制方法进行研究,主要内容如下:1、基于模块化建模思想分别建立了船舶电力系统柴油原动机及其调速系统和同步发电机及其励磁系统数学模型,根据数学模型在仿真软件中建立了船舶电力系统单机仿真模型。在此基础上,根据双机同步并车原理建立了自动准同步并车模块,并建立了船舶电力系统双机并联仿真模型,通过仿真实验,验证了所建立仿真模型的正确性。2、根据同步发电机数学模型,从同步转矩与阻尼转矩的角度阐明了基于PID控制的AVR励磁方法对同步发电机振荡抑制效果较差的原因。根据船舶电力系统的特点,将PSS2B型电力系统稳定器应用于船舶同步发电机励磁系统中,构成AVR+PSS2B励磁控制方式。针对PSS参数的整定,使用人工蜂群算法对PSS2B型稳定器进行参数优化。在不同工况下进行了船舶电力系统双机... 

【文章来源】：集美大学福建省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电子调速器原理图

集美大学硕士学位论文船舶电力系统同步发电机振荡抑制方法研究71)(1)(/)(21)(3seKWssTTsTp（2-4）上式中Kp为放大系数、T1为柴油机运动部件转动惯性时间常数、T2为燃气热能惯性时间常数、T3为缸内工作滞后时间。联立式（2-2）（2-3）（2-4）即可得简化柴油机数学模型。2.1.2调速系统数学模型调速器对于柴油机的转速控制起着关键作用，其能够根据负载变化调节喷油量，进而控制柴油机转速维持在一定范围之内。船舶柴油发电机组中使用最多的是电子调速器[25]。故本节对电子调速器进行数学建模与研究。电子调速器原理如图2-1所示：图2-1电子调速器原理图从图2-1可以看出电子调速器为闭环控制系统。其控制过程为：当柴油机负载发生突变时导致柴油机转速发生变化，安装在飞轮外侧的转速传感器能够检测柴油机转速变化并将它转化为一电压信号送到转速控制器中。转速控制器将额定信号与实际信号进行对比，并通过相应的控制算法去控制执行机构调整油门尺杆的位置，通过改变喷油量来改变柴油机转速。由于船舶工况复杂，为了保持船舶电力系统电压与频率的稳定，柴油机调速系统需要在动态和静态特性方面都符合标准。调速系统控制框图如图2-2所示：图2-2调速系统控制框图

集美大学硕士学位论文船舶电力系统同步发电机振荡抑制方法研究12图2-3励磁控制系统结构框图励磁系统按照元件分类可分为：直流励磁机、不可控相复励、可控相复励、可控硅整流励磁。目前船舶电力系统中使用最多是可控相复励励磁控制系统。其结构框图如图2-4所示：图2-4可控相复励励磁系统结构框图如图，发电机和旋转励磁机同步旋转，副励磁机将与励磁电枢随二极管整流器一起旋转。整流完毕之后，定子电流在交流励磁机上形成静态磁场，该磁场对发电机进行控制。通过对旋转励磁机的励磁电流和电枢电流的调节，实现对于发电机励磁电流的控制[28]。AVR是相复励励磁系统的关键环节，它可以在负载发生变化时维持同步发电机端电压稳定[29]。其工作原理如图2-5所示：


本文编号：3040218