基于simulink的船舶电力系统仿真研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于Simulink的船舶电力系统仿真研究　　摘要：针对传统用C++语言编写船舶电力系统模型的方法较为复杂的特点，将Simulink仿真与C++语言相结合，建立船舶电力系统基本模型。根据Simulink仿真发电机模块与算法的特点，结合模拟训练中实时性的要求，对基本模型进行改进，构建两种适用于不同算法的船舶电力系统仿真模型。仿真结果表明，定步长算法下的仿真模型可满足模拟训练实时仿真的要求；变步长算法

2、下的仿真模型结合多项式拟合算法，可得到与实时仿真基本相同的结果。因此，两种仿真模型均适合于基于模拟训练的船舶电力系统。　　关键词：船舶电力系统；模拟训练；实时仿真　　中图分类号：TP183文献标识码：A　　1引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　

3、　随着信息技术的发展，在船舶上，电力监控系统逐渐取代传统的人工手动控制。船舶装备电力监控系统后，必须对船员进行相应的培训辅导，使其尽快掌握必要的基础知识和实际的操作技能。由于C++语言的通用性，选择由C++语言开发船舶模拟训练系统[1]。然而，对于船舶电力系统实时仿真模型，如果仅用C++语言编写，工作较为繁琐。Matlab中Simulink工具提供了丰富的电力及电气系统元件模型，但是，基于Simulink的仿真属于伪实时仿真，其仿真时间并不与实际时间同步，其原因在于模型的复杂性使得软件无法在设定的时间范围内完成所有仿真过程。而在模拟训练系统中，实时性是非常关键的。因此，本

4、文的重点在于如何将船舶Simulink模型转化为C++代码，并实现仿真的实时性。　　文献[2-4]中通过Matlab提供的实时工作工具RTW将Simulink模型直接转化为C++程序，文献[5-6]更进一步，提出采用基于Windows平台的实时性扩展平台RTX。但是，上述文献的基本代码转换方法对模型仿真算法有严格要求，在Simulink两种仿真算法中，RTW和RTX均只支持固定步长仿真算法的模型进行代码转换。而Simulink中已封装的发电机模块，属于刚性系统，采用定步长算法仿真极易报错，从而造成实时仿真无法进行，有学者为了避免这种问题，自己设计和封装发电机模块[7]，但

5、建模工作量较大，无法充分利用仿真软件的优势。实际上，在模型中仍旧使用Simulink软件已封装的发电机模块，在采用定步长算法时，在电力系统模型中添加相应模块改进模型，连接半实物仿真机即可实现实时仿真；而当模型采用变步长算法时，添加S-函数模块，并运用多项式拟合技术，同样可得到相应的实时仿真的数据结果，达到实时仿真的效果。　　2船舶电力系统基本模型为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备

6、正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　一个基本的船舶电力系统模型应包括原动机及调速器模型、同步发电机和励磁控制系统模型以及负载模型，其中前三者构成发电机组[8]。其中，调速部分维持系统频率的恒定；励磁部分提供励磁电压，通过无功功率形式，维持发电机端电压恒定。而有功功率即原动机提供的机械功率，它与频率有密切关系，在Matlab的Simulink环境下，建立调速模块模型和励磁模块模型[9]，同步发电机模块采用软件自带模型，发电机组仿真模型如图1所示。　　根据船舶电力系统模拟训练

7、的功能要求，主要试验包括机组起动停机试验，突加突卸负载试验，三相故障试验。由于仿真中对负载动态特性要求一般，模型中使用三相并联负载。考虑船上容性负载较少，采用功率因数为滞后的负载。模型中还添加电压表、电流表等测量装置，方便观测数据。船舶电力系统基本模型如图2所示[8]。　　3基于定步长算法实现实时仿真　　船舶电力系统改进模型为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字