船舶电力系统建模仿真及动态稳定性探讨

船舶电力系统是一个独立而又复杂的电力系统,具有很多特点。电器设备工作环境较差,事故轻易发生,正常供电时常常有相对于发电机容量较大的电力负载投入到电网运行,发电机组经常并联运行且具有较强的耦合性等特点。因此,船舶电力系统在运行过程中的动态过程频繁发生,动态过程的振荡幅度也很大。鉴于这些原因,本文在船舶电力系统建模仿真及动态稳定性方面做了研究,希望在船舶电力系统建立数学模型、研制模拟器及研制新的励磁控制器方面做些有实际意义的工作。首先,建立完整的实际船舶电力系统整体数学模型。以一条实际5446TEU大型集装箱船舶电力系统为研究对象,建立一系列数学模型,包括同步发电机、励磁系统、异步电动机、静负载及电网的数学模型。以一台同步发电机的d-q旋转轴为参考轴,分析各电气设备之间的耦合关系,从而建立了完整的船舶电力系统整体数学模型。其次,研制船舶电力系统练习模拟器和船舶电站评估操纵计算机考试模拟器。它是船舶电力系统建模与仿真的应用,结合物理—数字混合仿真技术、集中仿真技术和模块化建模技术,研制出船舶电力系统练习模拟器和评估操纵计算机考试模拟器。模拟器由计算机、各种物理盘台及仪表组成,它适用于交通运输部海事局关于远洋船舶轮机员在轮机自动化技术方面教学和培训的要求,目前很多用户已使用并取得了较满足的效果。最后,研制新的励磁控制器(R+PSS励磁控制器)。为改善船舶电力系统的稳定性能,设计一种新的励磁控制器。这种励磁控制器就是在传统的具有自动电压调节器的船舶发电机励磁系统的基础上,加入电力系统稳定器。这种励磁控制器是通过进一步控制发电机励磁来提高电力系统稳定性能,其基本功能就是在发电机励磁系统中加入了辅助的稳定信号,增加了系统阻尼,减小了发电机组的振荡。仿真结果表明该励磁控制器有效地提高了船舶电力系统动态过程的质量和稳定性能。研究成果对进一步研究船舶电力系统动态稳定性能将起到积极作用,对轮机员在模拟器上培训也起到帮助作用。【关键词】：船舶电力系统模块化建模模拟器励磁控制器电力系统稳定器
【论文提纲】：摘要6-7ABSTRACT7-11引言11-231.课题研究的目的意义11-132.国内外船舶电力系统建模仿真技术现状13-193.船舶电力系统模拟器应用现状19-214.主要研究的内容21-23第1章船舶同步发电机的数学模型23-391.1同步发电机理想电机模型23-241.2同步发电机静止轴的方程式24-261.3定子方程式26-271.4转子方程式27-281.5磁链方程式28-291.6电磁转矩方程式29-311.7用标么值表示的船舶同步发电机方程式31-39第2章负载的数学模型39-512.1异步电动机数学模型39-482.2静负荷与配电板之间馈线的方程式48-51第3章励磁系统的数学模型51-673.1具有三相桥式整流电路的相复励装置的模型52-563.2突加负载时相复励装置的过度过|教学论文范文|程56-583.3相复励装置的传递函数58-603.4励磁机的数学模型60-613.5带有可控相复励的无刷励磁系统传递函数61-643.5.1电压检测环节623.5.2比较环节62-633.5.3串联校正环节633.5.4移相触发环节与可控整流环节63-643.6船舶电力系统中改进励磁控制的方法64-673.6.1励磁的强力控制64-663.6.2励磁的反极性控制66-67第4章并联发电机无功电流的分配与稳定67-874.1无功电流分配的原理67-714.2调差线路分析71-764.3差动环流补偿电路DCC分析76-794.4发电机功角θ_(12)对有功功率及无功功率的影响79-87第5章实际船舶电力系统整体数学模型87-955.1实际船舶电力系统等效线路图87-885.2建立船舶电力系统整体数学模型的方法88-895.3实际船舶电力系统整体数学模型方程式89-95第6章船舶电力系统计算机仿真及应用95-1216.1船舶电力系统练习模拟器95-1146.1.1实际船舶电力系统仿真对象96-976.1.2电站仿真主要数学模型976.1.3船舶电站仿真主要功能97-986.1.4电站仿真主要参数98-1006.1.5系统仿真所用的工具100-1046.1.6仿真界面104-1086.1.7仿真实现及结果分析108-1146.2船舶电站评估操纵计算机考试模拟器114-1216.2.1系统主要特点115-1166.2.2系统总体结构116-1186.2.3系统出题软件118-121第7章船舶电力系统动态稳定性研究121-1377.1船舶电力系统动态数学模型的建立121-1297.2R+PSS励磁控制器的设计129-1327.3仿真实现及结果分析132-137结论137-141参考文献141-151攻读学位期间公然发表论文151-153攻读学位期间获得的科研成果153-155致谢155