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基于PSCAD的双机双桨综合电力推进系统建模与仿真
| 论文题名： | 基于PSCAD的双机双桨综合电力推进系统建模与仿真 |
| 关键词： | 电力推进系统;PSCAD环境;励磁系统;仿真模型 |
| 摘要： | 电力推进系统不同于内燃机直接带动螺旋桨的机械推进系统,它是一种利用电力带动螺旋桨的推进方式。电力推进系统具有控制系统简单、操纵性能好、效率高、污染小等优势,已经成为当前的研究热点,我国电力推进技术的研究工作刚刚开始,处于起步阶段,而发达国家的电力推进技术已在舰船中广泛应用,其技术居于世界领先水平,因此加快我国电力推进系统的建模与分析工作具有非常重要的意义。本课题采用PSCAD仿真软件对电力推进系统的各个模块分析与建模,最终组成完整的系统并进行初步仿真研究。 本课题以PSCAD为仿真软件,采用模块化思想,将电力推进系统划分为原动机及其调速系统、发电机及其励磁系统、推进电机及其变频控制系统、螺旋桨等模块,分析各模块的数学模型与工作原理。在PSCAD环境下建立了原动机Woodward调速系统,根据IEEEStd421.5-2005标准分析发电机励磁系统,将两系统构成发电机组模型,对发电机组模型进行突加、突卸负载试验,通过观察系统瞬时调速率、电压调整率及稳定时间等指标验证了模型的合理性。分析同步电机矢量控制方法基本思想,搭建了推进电机矢量控制系统仿真模型,针对传统控制器的不足提出用新型单神经元控制器取代传统控制器,分析单神经元自适应PID控制器的工作原理与程序流程,用MATLAB实现单神经元控制器,在PSCAD中创建接口元件,实现与MATLAB的联合仿真,调用MATLAB实现单神经元控制器功能并观察控制效果,仿真结果表明单神经元控制器控制效果较好。详细分析螺旋桨数学模型,拟合螺旋桨工作特性曲线,在PSCAD环境下用FORTRAN语言实现螺旋桨的各个模块,并根据船桨运动方程组成完整的螺旋桨模型,将其作为推进电机的负载并进行启动实验,分析模型的有效性。将建立的各个模型组成单机单桨系统与双机双桨系统,对单机单桨系统进行启动、停车、倒航等典型工况的实验,分析直接操作与分级操作这两种操作方式对系统的影响。分析双机双桨系统的结构,设置六个故障点并用FORTRAN语言建立故障控制模块,对双机双桨系统进行三相短路典型故障的实验,模拟系统故障后推进电机的变化过程,分析系统的可重构性。分析系统并联运行的情况,并与单独运行情况作比较,最后分析系统多种负荷的情况,模拟加载与卸载过程。 为便于建模与分析,电力推进系统中的各个模块在建模过程中都存在一些程度的简化,但建立的仿真系统在一定程度上能模拟实际系统的运行状况,具有一定的应用价值,可以作为后续研究工作的基础。 |
| 作者： | 赵鑫 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 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： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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