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船舶综合电力系统暂态仿真研究及可视化实现
| 论文题名： | 船舶综合电力系统暂态仿真研究及可视化实现 |
| 关键词： | 船舶综合电力系统;数学模型;可视化编程;暂态仿真 |
| 摘要： | 随着船舶工业的不断发展,船舶综合电力系统已经日益成为各国研究的对象。由于船舶推进负载与其他用电设备的集中供电,这给船舶电力系统的稳定性带来了前所未有的挑战。其中,船舶综合电力系统暂态稳定性的研究,对整个船舶电力网络的保护、设计起到至关重要的作用。然而,国内在船舶综合电力系统暂态稳定性的研究方面,起步比较晚,积累的经验也较少。因此,开展对船舶综合电力系统暂态稳定性的仿真研究具有深刻的积极意义。 本文的主要工作是研究船舶综合电力系统的暂态过程,并以可视化的方式直观的体现出该过程。以VC++6.0为平台编写软件程序,在实验室已有的船舶电力系统仿真平台的基础上,开发出一套适用于船舶综合电力系统的暂态仿真软件。该仿真软件是以船舶相关设备的数学模型为编程的理论依据,以可视化曲线的形式为暂态仿真输出的结果。其中,在数学模型的建立中分为发电部分与负载部分。发电部分的数学模型包括了汽轮发电机组、柴油发电机组,且每一个发电机组都包含了相关的转速、励磁控制策略。负载部分的数学模型包含了静态负载、大功率拖动电动机负载、推进负载。其中,以典型的阻抗负载作为静态负载的代表,对其进行数学建模。以三相异步电动机作为船上所有拖动电动机的代表,对其进行数学建模。在推进负载数学模型的建立中,包含了变压器、变频器、永磁推进电动机及其控制策略、螺旋桨等。发电部分、负载部分的数学模型都是微分方程,在编程的过程中均采用四阶龙格库塔法。与此同时,在实验室已有的仿真平台中,完成暂态仿真软件可视化界面的设计以及程序的调试。 在实验室已有的仿真平台中,任意的搭建船舶综合电力系统网络。当该网络的拓扑结构发生改变后,能够做出关于发电机组机端电压、励磁电势、功角、频率的暂态仿真曲线。同时,也能够做出关于推进电动机转速、转矩的暂态仿真曲线。 最后,对暂态仿真软件赋予实际的参数,当发电机组运行方式改变后,做出了对某台运行发电机组的暂态仿真。当大功率拖动电动机负载、静态负载突加突卸后,做出了对某台运行发电机组的暂态仿真。当电力网络拓扑结构任意改变后,做出了对某台运行发电机组与推进电动机的暂态仿真。与此同时,分别对上述的仿真结果进行了各自的分析,阐述了彼此之间暂态仿真结果不同的原因。通过实际算例的暂态仿真分析,印证了相关数学模型建立的正确性,同时也验证了该暂态仿真软件的可靠性、实用性。 |
| 作者： | 谭磊 |
| 专业： | 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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