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船舶电力推进系统建模与稳态分析
| 论文题名： | 船舶电力推进系统建模与稳态分析 |
| 关键词： | 船舶航行;电力推进;负荷分配;智能控制 |
| 摘要： | 当前世界能源越来越少，人们对环保意识越来越高，电力推进也越来越备受关注。与传统的船舶动力推进方式相比，电力推进方式无论从能耗还是环保方面都有明显的优势，这也成为海内外船舶生产商关注重点。研究船舶电力推进系统建模与仿真分析，利用计算机上实现对系统稳态和暂态的仿真分析，再现系统运行规律，这对船舶电力推进系统研究设计具有深远的意义。 本研究主要内容包括：⑴选取145m甲板驳船，剖析其电力推进系统的组成，以及工作方式。建立完善的系统模型库，力求覆盖整个船舶电力推进系统的主要电气设备。包括柴油机及其调速系统、发电机及其励磁系统、配电系统、变电系统、电动机、螺旋桨等。应用Microsoft Visual Studio2010撰写程序，结合已有的仿真平台并利用MFC的可封装技术对每一个元件建立相应的数学模型。⑵结合145m甲板驳船的系统结构以及负荷分配表，在船舶电力系统仿真平台上搭建系统结构图，应用网络拓扑分析技术对整个系统的各个节点及拓扑结构的信息进行储存，利用负荷分配表中的数据计算各个节点及支路信息，建立稳态分析的数学模型。应用牛顿拉夫逊法求解不同工况下各个节点的电压、功率分配以及支路的电流、并根据功率守恒和机械平衡定律求取螺旋桨的稳态转矩。并与成熟软件进行对比，验证仿真软件的有效性和计算结果的正确性。⑶根据所建立的仿真模型，选用四阶龙格-库塔法作为求解微分方程组的算法，通过有效的接口技术结合数据库技术的应用，可以完成系统的暂态仿真分析。根据稳态计算的结果研究船舶电力推进在启动、制动、加速减速等状态之间的暂态过渡过程。在这里主要研究的是根据螺旋桨工作状态来反映不同的工况，进而研究电动机的负载的变化对整个船舶电力系统的影响。⑷加入智能控制算法，利用PSO优化算法对原动机调速系统中的控制器参数进行整定，求取一组最优的控制参数组合。最后通过与成熟软件进行对比，验证了所数学模型的准确性以及仿真软件的实用性。 |
| 作者： | 王富田 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 兰海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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