船舶电力系统建模及其仿真应用
发布时间：2021-10-13 05:52
从船舶的大型化、集成化、自动化、智能化发展趋势来看,用于驱动及控制船用设备的电能需求正越来越大,船舶电力系统在发展方向上有着日趋复杂、庞大化的趋势。一直以来,船舶自动化电站模拟器在轮机从业人员业务培训中扮演着不可替代的角色。STCW公约马尼拉修正案也对其使用及性能标准做出了新的、详细的规定。因此,对于船舶电力系统的研究及船舶自动化电站模拟器的开发,成为国际国内的一个热门领域。本文以某船主电力系统为研究对象,建立了电力系统的同步发电机、发电柴油机及其调速系统、励磁调压系统的数学模型。其中重点研究了同步发电机的建模,详细介绍了同步发电机七阶基本模型和实用模型的推导,主要内容包括:给出推导假设条件、数学方程建立、标幺制系统表示、实用模型简化条件给出、仿真模型参数转化。在建立起七阶基本模型基础上,通过一定的简化条件,对五阶模型方程进行了推导,以满足不同情况下仿真的需要。对于发电柴油机及其调速系统、励磁调压系统的建模,均是在实际设备原理的研究基础上展开的,符合实际应用现状。在建立的数学模型基础上,通过MATLAB/Simulink软件对数学模型对应的各仿真模块进行了搭建。同时为实现船舶电力系统的...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１船舶电力系统单线示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍａｒｉｎｅ?ｐｏｗｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｉｎｇｌｅ?
（１）同步发电机的结构??船用同步发电机多由柴油机驱动，转速通常为较低的７２〇ｒ／ｍｉｎ，所以大多采用??凸极式转子结构［３７］。如图３．１所示为一对磁极的三相同步发电机横截面示意图，多??对磁极也是基于此基本结构简图来分析的。分析图３．１可知：ａ、ｂ、ｃ位于定子上，??是定子三相静止绕组；直轴（ｄ轴）由定子中心指向磁极Ｎ极，而交轴（ｑ轴）超??前直轴９０°并垂直于转子中心位置；／为位于转子上的励磁绕组，通以直流电来产??生磁场，且其随转子不断旋转形成旋转磁场，定子切割磁场就感应出了交流电动??势；《是ｄ轴超前于ａ相绕组的角度，单位为电气弧度；￡〇为转子角速度，单位为??电气弧度每秒［３］。??ｂ處。??图３．１三相同步发电机横截面图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ｐｈａｓｅ?ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ??从定子绕组的“定”字可以看出，它从空间上来讲是静止的，而转子绕组则??在原动机带动下不断旋，形成旋转磁场。定子三相绕组电流产生的磁通通过空气??隙和转子铁芯形成回路
（１）同步发电机的结构??船用同步发电机多由柴油机驱动，转速通常为较低的７２〇ｒ／ｍｉｎ，所以大多采用??凸极式转子结构［３７］。如图３．１所示为一对磁极的三相同步发电机横截面示意图，多??对磁极也是基于此基本结构简图来分析的。分析图３．１可知：ａ、ｂ、ｃ位于定子上，??是定子三相静止绕组；直轴（ｄ轴）由定子中心指向磁极Ｎ极，而交轴（ｑ轴）超??前直轴９０°并垂直于转子中心位置；／为位于转子上的励磁绕组，通以直流电来产??生磁场，且其随转子不断旋转形成旋转磁场，定子切割磁场就感应出了交流电动??势；《是ｄ轴超前于ａ相绕组的角度，单位为电气弧度；￡〇为转子角速度，单位为??电气弧度每秒［３］。??ｂ處。??图３．１三相同步发电机横截面图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ｐｈａｓｅ?ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ??从定子绕组的“定”字可以看出，它从空间上来讲是静止的，而转子绕组则??在原动机带动下不断旋，形成旋转磁场。定子三相绕组电流产生的磁通通过空气??隙和转子铁芯形成回路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Simulink的船舶电力系统的仿真[J]. 申喜,唐颖,魏文轩,王庆红. 舰船电子工程. 2013(09)
[2]轮机模拟器及其关键技术[J]. 贾宝柱,曹辉,张均东,林叶锦. 中国航海. 2012(01)
[3]现代船舶轮机模拟器的应用与发展[J]. 曹辉,张均东. 航海教育研究. 2012(01)
[4]船舶电力系统的动态过程仿真研究[J]. 刘雨,郭晨,孙建波,孙才勤. 系统仿真学报. 2009(09)
[5]教学实习船电力系统建模与仿真[J]. 李东辉,张均东,何治斌. 上海交通大学学报. 2008(02)
[6]电力系统仿真分析中几种同步发电机数学模型的比选[J]. 申健,金钧. 电气技术. 2007(09)
[7]船舶电力系统建模[J]. 施伟锋,陈子顺. 中国航海. 2004(03)
[8]船舶电站柴油发电机组H∞综合控制器的研究[J]. 黄曼磊,李殿璞. 中国造船. 2004(01)
[9]轮机模拟器在海船轮机长培训教学中的实践研究(英文)[J]. 黄加亮,陈丹,蔡振雄,陈景锋,陈海泉,张洪朋. 大连海事大学学报. 2003(S1)
[10]轮机模拟器船舶电站仿真系统(英文)[J]. 孙才勤,郭晨,史成军,彭水生,李晖. 大连海事大学学报. 2002(S1)
博士论文
[1]船舶电力系统建模仿真及动态稳定性研究[D]. 孙才勤.大连海事大学 2010
[2]船舶柴油发电机组的建模与运行仿真研究[D]. 李东辉.大连海事大学 2011
硕士论文
[1]19000TEU集装箱船推进系统建模与仿真[D]. 杨胜旺.大连海事大学 2017
[2]船舶电力系统建模与仿真研究[D]. 侯林其.大连海事大学 2016
[3]VLCC船舶轮机模拟器电力系统的研究与设计[D]. 杨元章.大连海事大学 2014
[4]DMS-2013轮机模拟器中船舶高压电站建模与仿真实现[D]. 阎晓如.大连海事大学 2014
[5]基于虚拟现实的船舶电站仿真训练系统的研究[D]. 卢森微.江苏科技大学 2014
[6]LNG船中压船舶电站的虚拟现实研究[D]. 张骁驰.大连海事大学 2013
[7]船舶电力系统稳定性研究[D]. 马振佳.大连海事大学 2013
[8]“太平洋”轮船舶高压电力系统的仿真研究[D]. 张灵杰.大连海事大学 2013
[9]船舶电站系统建模仿真[D]. 吴赛赛.哈尔滨工程大学 2013
[10]船舶电力系统仿真平台建立及其智能控制研究[D]. 王爱娟.重庆交通大学 2012
本文编号：3434079
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１船舶电力系统单线示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍａｒｉｎｅ?ｐｏｗｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｉｎｇｌｅ?
（１）同步发电机的结构??船用同步发电机多由柴油机驱动，转速通常为较低的７２〇ｒ／ｍｉｎ，所以大多采用??凸极式转子结构［３７］。如图３．１所示为一对磁极的三相同步发电机横截面示意图，多??对磁极也是基于此基本结构简图来分析的。分析图３．１可知：ａ、ｂ、ｃ位于定子上，??是定子三相静止绕组；直轴（ｄ轴）由定子中心指向磁极Ｎ极，而交轴（ｑ轴）超??前直轴９０°并垂直于转子中心位置；／为位于转子上的励磁绕组，通以直流电来产??生磁场，且其随转子不断旋转形成旋转磁场，定子切割磁场就感应出了交流电动??势；《是ｄ轴超前于ａ相绕组的角度，单位为电气弧度；￡〇为转子角速度，单位为??电气弧度每秒［３］。??ｂ處。??图３．１三相同步发电机横截面图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ｐｈａｓｅ?ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ??从定子绕组的“定”字可以看出，它从空间上来讲是静止的，而转子绕组则??在原动机带动下不断旋，形成旋转磁场。定子三相绕组电流产生的磁通通过空气??隙和转子铁芯形成回路
（１）同步发电机的结构??船用同步发电机多由柴油机驱动，转速通常为较低的７２〇ｒ／ｍｉｎ，所以大多采用??凸极式转子结构［３７］。如图３．１所示为一对磁极的三相同步发电机横截面示意图，多??对磁极也是基于此基本结构简图来分析的。分析图３．１可知：ａ、ｂ、ｃ位于定子上，??是定子三相静止绕组；直轴（ｄ轴）由定子中心指向磁极Ｎ极，而交轴（ｑ轴）超??前直轴９０°并垂直于转子中心位置；／为位于转子上的励磁绕组，通以直流电来产??生磁场，且其随转子不断旋转形成旋转磁场，定子切割磁场就感应出了交流电动??势；《是ｄ轴超前于ａ相绕组的角度，单位为电气弧度；￡〇为转子角速度，单位为??电气弧度每秒［３］。??ｂ處。??图３．１三相同步发电机横截面图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｒｅｅ?ｐｈａｓｅ?ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎａｌ?ｄｒａｗｉｎｇ??从定子绕组的“定”字可以看出，它从空间上来讲是静止的，而转子绕组则??在原动机带动下不断旋，形成旋转磁场。定子三相绕组电流产生的磁通通过空气??隙和转子铁芯形成回路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Simulink的船舶电力系统的仿真[J]. 申喜,唐颖,魏文轩,王庆红. 舰船电子工程. 2013(09)
[2]轮机模拟器及其关键技术[J]. 贾宝柱,曹辉,张均东,林叶锦. 中国航海. 2012(01)
[3]现代船舶轮机模拟器的应用与发展[J]. 曹辉,张均东. 航海教育研究. 2012(01)
[4]船舶电力系统的动态过程仿真研究[J]. 刘雨,郭晨,孙建波,孙才勤. 系统仿真学报. 2009(09)
[5]教学实习船电力系统建模与仿真[J]. 李东辉,张均东,何治斌. 上海交通大学学报. 2008(02)
[6]电力系统仿真分析中几种同步发电机数学模型的比选[J]. 申健,金钧. 电气技术. 2007(09)
[7]船舶电力系统建模[J]. 施伟锋,陈子顺. 中国航海. 2004(03)
[8]船舶电站柴油发电机组H∞综合控制器的研究[J]. 黄曼磊,李殿璞. 中国造船. 2004(01)
[9]轮机模拟器在海船轮机长培训教学中的实践研究(英文)[J]. 黄加亮,陈丹,蔡振雄,陈景锋,陈海泉,张洪朋. 大连海事大学学报. 2003(S1)
[10]轮机模拟器船舶电站仿真系统(英文)[J]. 孙才勤,郭晨,史成军,彭水生,李晖. 大连海事大学学报. 2002(S1)
博士论文
[1]船舶电力系统建模仿真及动态稳定性研究[D]. 孙才勤.大连海事大学 2010
[2]船舶柴油发电机组的建模与运行仿真研究[D]. 李东辉.大连海事大学 2011
硕士论文
[1]19000TEU集装箱船推进系统建模与仿真[D]. 杨胜旺.大连海事大学 2017
[2]船舶电力系统建模与仿真研究[D]. 侯林其.大连海事大学 2016
[3]VLCC船舶轮机模拟器电力系统的研究与设计[D]. 杨元章.大连海事大学 2014
[4]DMS-2013轮机模拟器中船舶高压电站建模与仿真实现[D]. 阎晓如.大连海事大学 2014
[5]基于虚拟现实的船舶电站仿真训练系统的研究[D]. 卢森微.江苏科技大学 2014
[6]LNG船中压船舶电站的虚拟现实研究[D]. 张骁驰.大连海事大学 2013
[7]船舶电力系统稳定性研究[D]. 马振佳.大连海事大学 2013
[8]“太平洋”轮船舶高压电力系统的仿真研究[D]. 张灵杰.大连海事大学 2013
[9]船舶电站系统建模仿真[D]. 吴赛赛.哈尔滨工程大学 2013
[10]船舶电力系统仿真平台建立及其智能控制研究[D]. 王爱娟.重庆交通大学 2012
本文编号：3434079
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