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全电推进舰船燃气轮机发电机组动态仿真及控制
| 论文题名： | 全电推进舰船燃气轮机发电机组动态仿真及控制 |
| 关键词： | 船舶推进;燃气轮机;负载扰动;计算机仿真 |
| 摘要： | 随着海面舰船对机动性、经济性、安静性等方面要求的提高，舰船综合电力推进系统应运而生。全电力推进舰船主机与所有负载以电气结构相连，负载的波动直接影响主机的工作特性乃至整船的运行稳定性。高能武器的投入、大功率设备的起停、推进系统的工况变化等等都有会造成瞬时的负荷突变，对舰船电网产生较大的冲击负荷。而船舶电网是一个孤立运行并且容量小的电网，相较于地面电网而言对负载扰动的敏感性更强。因此，为了保证舰船电力系统的稳定性和可靠性，对燃气轮机发电系统的调速性能提出了更高的要求。 本研究在Matlab/Simulink平台建立了包括燃气轮机发电系统、电力变换模块、典型的电力负载模块(推进系统、电磁轨道炮、以及日用负载)、以及船桨运动模块在内的完整舰船电力系统。然后对典型负载不同工作状态下的功率特性进行仿真和分析，如启动过程、加速及减速过程、电磁轨道炮充电及弹射过程等。通过仿真分析对负载的扰动情况有了一定的认识，为下一步燃气轮机发电机组控制系统的建立打下基础。进而分别分析对比了传统的机械推进及电站用燃气轮机与用于全电推进舰船燃气轮机控制方式的异同，并建立了燃气轮机控制系统。基于该系统分别在不同的舰船电力负载扰动下进行仿真，并观察控制效果。通过仿真发现，多数情况下该套控制策略调速性能良好，而对某些大负荷的扰动下恢复稳定所需时间长，动态过程燃机转速跌落大。因此从燃气轮机控制系统角度引入了负载动态前馈及基于燃油量预估的前馈环节，通过提前增加油量来平抑电网的波动；在物理结构方面，增加了利用机电转化关系的飞轮储能装置，并对其工作模式切换策略展开了研究。通过仿真发现，加入这两种手段后，负载扰动下船舶综合电力系统的稳定性均有一定提升。 |
| 作者： | 李佳佳 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 刘金福 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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