十二相整流同步发电机系统的建模与仿真研究

发布时间：2017-11-01 10:09

  本文关键词：十二相整流同步发电机系统的建模与仿真研究

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【摘要】：随着船舶综合电力系统的发展,供电品质以及电气设备功率密度要求的不断提高,在系统中采用直流电制成为一个新的研究方向。十二相整流同步发电机系统由于具有功率密度高、电压脉动小、动态性能优等突出特点,一经出现便成为了直流综合电力系统发电模块的研究热点。本文主要针对十二相整流同步发电机系统的仿真与建模进行研究。在原有十二相同步发电机数学模型的基础上,提出等效方法对其进行改进研究,避免了对参数矩阵的求逆过程,得到对应的等效电路模型,并利用模块化和图形化技术在MATLAB/Simulink中建立十二相整流同步发电机的仿真模型,为后续进行十二相整流同步发电机系统的分析和研究打下基础。其次,介绍了调速系统的数学模型,深入分析了PID控制和模糊控制各自的特点,结合两者的优点,提出使用模糊PID控制算法对调速性能进行控制,重点对模糊PID控制器进行设计并开展仿真研究。仿真结果表明,相比常规PID算法,模糊PID控制算法能有效减小超调量以及稳定时间,能够更好的满足调节要求。接着,重点对十二相整流同步发电机的励磁系统的控制策略进行了分析研究。为改善调压性能,提出在电压反馈的基础上引入励磁电流反馈和前馈控制,设计了仿真试验来求取前馈控制参数,并对双闭环PID控制参数对调压特性的影响进行了定性分析。仿真结果证明了所设计控制系统的优越性以及参数选择的正确性。对十二相整流同步发电机系统进行仿真验证,结果表明所搭建系统模型与实际系统的运行特性能很好地吻合,能比较准确地反映实际系统的运行特性。证明了系统建模方法的正确性以及实用性,所建模型可为后续综合电力系统仿真平台的建设提供支持。
【关键词】：十二相整流同步发电机 调速系统 励磁系统 仿真
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM31
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.2.1 整流同步发电机的研究现状8-9
• 1.2.2 十二相整流同步发电机的建模的研究现状9-10
• 1.2.3 十二相整流同步发电机控制系统的研究现状10-11
• 1.3 研究目的与意义11
• 1.4 本文的主要工作11-13
• 第2章 十二相同步发电机的数学模型13-19
• 2.1 十二相同步发电机的基本结构13
• 2.2 发电机在a-b-c坐标系下的数学模型13-15
• 2.3 发电机在d-q-0 坐标系下的数学模型15-18
• 2.4 运动方程18-19
• 第3章 十二相整流同步发电机的仿真实现19-33
• 3.1 十二相同步发电机数学模型的改进研究19-23
• 3.2 十二相整流同步发电机仿真模型的实现23-32
• 3.2.1 park变换矩阵的处理24-25
• 3.2.2 磁链状态方程的实现25-28
• 3.2.3 运动方程模块28-29
• 3.2.4 接口模块29-31
• 3.2.5 整流器模块31-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第4章 调速控制策略仿真研究33-49
• 4.1 原动机及调速系统的数学模型33-36
• 4.1.1 参考转速单元33-34
• 4.1.2 转速反馈单元34
• 4.1.3 伺服机构单元34
• 4.1.4 原动机34-36
• 4.2 调速系统控制策略分析36-39
• 4.2.1 常规PID控制36-37
• 4.2.2 模糊控制37-39
• 4.3 模糊PID控制器的设计39-45
• 4.3.1 模糊PID控制原理39-41
• 4.3.2 模糊PID控制器的控制规则41-43
• 4.3.3 模糊输入输出变量隶属度函数的确定43-45
• 4.4 调速系统建模及仿真分析45-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 调压控制策略仿真研究49-65
• 5.1 励磁调压系统的数学模型49-50
• 5.1.1 反馈测量单元50
• 5.1.2 电压参考与比较环节50
• 5.1.3 励磁机50
• 5.2 调压系统的控制策略分析50-55
• 5.2.1 励磁控制器的分类50-51
• 5.2.2 前馈加双闭环控制策略51-53
• 5.2.3 前馈控制参数的求取53-55
• 5.3 调压系统仿真模型55-57
• 5.4 各控制参数对调压特性的影响57-63
• 5.4.1 各控制环节对调压特性的影响57-58
• 5.4.2 电流内环控制参数对调压系统的影响58-61
• 5.4.3 电压外环控制参数对调压特性的影响61-63
• 5.5 调压性能仿真对比研究63-64
• 5.6 本章小结64-65
• 第6章 仿真模型验证及应用65-77
• 6.1 仿真模型验证65-73
• 6.2 仿真速度对比73-74
• 6.3 基于整流发电机系统稳定性问题的仿真应用74-76
• 6.3.1 q轴短路绕组对系统稳定性的影响74-75
• 6.3.2 各Y绕组之间的互漏抗对系统稳定性的影响75-76
• 6.4 小结76-77
• 结论与展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间发表的学术论文83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 马伟明,胡安,刘德志,张盖凡;同步发电机-整流器-反电动势负载系统的稳定性分析[J];电工技术学报;2000年01期

2 贺仁睦;电力系统动态仿真准确度的探究[J];电网技术;2000年12期

3 吴旭升,张俊洪,王文初,叶志浩;双绕组交直流发电机参数模型研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2005年04期

4 李槐树;赖延辉;张成胜;;同步发电机整流系统稳定性的数学建模与实例分析[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2007年05期

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1 李方熠;燃气轮机数字式燃油控制半物理仿真系统设计与研究[D];上海交通大学;2010年

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本文编号：1126341