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原文传递船舶综合电力系统设备匹配与故障仿真分析

论文题名：	船舶综合电力系统设备匹配与故障仿真分析
关键词：	船舶综合电力系统;设备匹配;断路故障;暂态特性;模拟仿真
摘要：	伴随着船舶工业漫长的进步发展，船舶的电力系统多样性程度越来越高，系统规模也愈加庞大，各国船舶行业竞相开展对船舶综合电力推进系统的研究以提高其在该行业的竞争力。船舶综合电力推进系统作为一项新兴技术，它本身存在技术风险，且利用真实物理对象模拟和试验的成本较高。因此可以利用计算机数学仿真分析方法研究船舶综合电力推进系统，研究船舶电力推进系统建模与仿真分析，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。　　船舶综合电力推进系统对船舶生活电气设备、推进电机等统一供电，负荷波动会对整个船舶电力系统造成巨大影响。船舶运行时，船舶电力推进系统所处的特殊环境以及所带负荷的特殊性，会使电力系统设备很容易发生故障。尤其是目前工业发展愈加迅速，生产向着自动化、集成化方向发展，这样每个环节之间的联系愈发紧密，就更加要重视电气设备故障，因为可能一个设备故障就会影响整条船舶电力系统的稳定性，重则会危害工作人员的人身安全。因此必须要进行对船舶电力设备的典型故障类型的仿真分析。　　首先，螺旋桨及推进电机安装在船舶上成为一个复杂的联动机构，船体—推进电机—螺旋桨三者之间可相互传递能量，它们工作状态是相互关联的。本文分析了目前应用最广的船舶综合电力系统推进器中推进电机与螺旋桨与船体之间的相互关系。设计船机桨参数匹配方案即针对电力推进船舶，根据船型参数进行研究设计。进行推进负载参数匹配使所确定的动力装置能够适应各种工况的变化。针对推进器分析了在螺旋桨不同运行工况下，如何选择推进电机的工作特性，并在船舶综合电力推进系统仿真平台上实现该功能。　　其次，介绍了船舶综合电力推进系统正常工作情况下变压器，整流器，逆变器，推进电机以及它们的PWM双闭环控制，SVPWM控制和直接转矩控制的数学模型。根据设备内部的电磁原理，从正常电机的模型及其控制系统出发，分析了变压器断路故障，变频器单个IGBT故障的原理，推进电机匝间短路和单相断路故障的故障机理，在正确数学模型的基础上建立故障数学，并采用坐标变换理论，将旋转坐标模型转换为??坐标模型，得到故障情况下的状态方程模型,并给出推进电机容错控制。　　最后，介绍了船舶综合电力推进系统仿真平台，基于船舶综合电力推进系统仿真平台，通过搭建的典型设备变压器三相断路故障，变频器单个IGBT故障的原理，推进电机匝间短路和单相断路故障模型，对船舶综合电力推进系统中典型内部故障的进行了仿真分析，分析了不同故障条件下船舶综合电力推进系统的动态响应特性及在动态变化过程中系统各模块的暂态特性,分析不同故障对船舶电力系统的影响，得到了船舶综合电力推进系统在故障时刻运行的基本规律，验证了设备故障模型建立的正确性，同时也验证了该仿真平台的可靠性、准确性。
作者：	于佳彤
专业：	控制工程
导师：	兰海;康春雷
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文