柴油发电机组调速系统研究

发布时间：2017-05-13 20:18

  本文关键词：柴油发电机组调速系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：船舶电力系统是船舶的重要总成部分,尤其是对于自动化程度更高的现代船舶。柴油发电机组作为船舶的电源装置,其工作性能对电力系统有着重要的影响,为保证用电设备正常工作,电力系统要求电网频率恒定,在电力系统中作为电源原动机的柴油机的转速对发电频率有着决定作用,因此对柴油机调速控制的研究有着重要意义。为了保证电网频率的稳定,需要在电网负荷发生变化时,保证柴油机转速稳定。柴油机调速系统起到保证柴油机转速稳定的作用。本文根据柴油发电机组工作特点,提出了一种采用复合控制方式的调速器控制方法,此方法根据负载扰动变化对主控制器输出结果进行补偿,在发电机组转速变化之前完成油门调节,抑制机组的转速波动。负载扰动的补偿量通过简化的柴油机模型得出,补偿环节的加入可以优化柴油机调速器的多个性能指标。为验证提出的调速方法,根据柴油机的工作原理,利用平均值法建立了涡轮增压柴油机的模型,并通过Matlab仿真平台对柴油发电机的调速系统进行仿真,对比采用PID控制器的调速器和采用复合控制的控制器验证控制效果,证明了采用复合控制方法的调速器的瞬时调速率和稳定时间等动态指标都优于采用PID控制器的调速器。为满足船舶电站并车工作的需求,柴油机需要具有有差调速特性,根据液压调速器调差率产生原理,本文设计了电子调速器调差率生成环节,通过对产生扰动补偿量的发电机输出功率计算柴油机新的稳定转速,使产生的调差率更接近设定值。采用带有扰动补偿环节调速器的发电机组,在用电负载突变时对转速的控制更加理想,利用输出功率反馈计算稳态静差,相比齿杆反馈得出的结果更加准确。
【关键词】：船舶 柴油发电机组 电子调速器 扰动补偿 平均值模型
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文所做工作14-15
• 第2章 柴油机调速系统15-30
• 2.1 柴油发电机组的工作原理和技术指标15-18
• 2.1.1 发电机组介绍15-16
• 2.1.2 调速器技术指标16-18
• 2.2 PID控制器的控制原理18-21
• 2.2.1 PID控制器的理论基础18-20
• 2.2.2 数字式PID控制器算法20-21
• 2.3 扰动补偿控制方法21-28
• 2.3.1 扰动补偿控制方法的概念22
• 2.3.2 柴油发电机调速器扰动补偿算法的确定22-27
• 2.3.3 扰动量的采集27-28
• 2.4 带有扰动补偿的转速控制方法28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 柴油机的数学模型30-42
• 3.1 柴油机平均值模型30-31
• 3.2 涡轮增压器31-36
• 3.2.1 压气机32-33
• 3.2.2 废气涡轮33-35
• 3.2.3 增压器转子35-36
• 3.3 中冷器36
• 3.4 进排气系统36-37
• 3.4.1 进气总管36-37
• 3.4.2 排气总管37
• 3.5 柴油机本体37-40
• 3.5.1 充气效率37-38
• 3.5.2 燃烧过量空气系数38-39
• 3.5.3 指示热效率39
• 3.5.4 指示扭矩和排气温度39-40
• 3.5.5 柴油机的动力输出40
• 3.6 燃油系统40
• 3.7 本章小结40-42
• 第4章 柴油机调速系统的仿真42-52
• 4.1 仿真工具42
• 4.2 柴油机工作过程的仿真42-45
• 4.3 发电机工作过程的仿真45-46
• 4.4 负荷模型46-47
• 4.5 调速器模型47
• 4.6 仿真输出及结果分析47-51
• 4.6.1 系统整体模型47-48
• 4.6.2 调速系统仿真结果及分析48-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第5章 稳态调速率的设定52-58
• 5.1 柴油机并车52
• 5.2 调差系数52-53
• 5.3 发电机间负荷的分配53-54
• 5.4 电子调速器的调差系数54-57
• 5.4.1 调差率的计算55-56
• 5.4.2 带有调差系数的仿真56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 结论与展望58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 作者简介65

【参考文献】

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本文编号：363535