船舶柴油发电机组的建模与运行仿真研究-硕士学位论文

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1、◆●李东辉指导教师张均东职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学博士学科与专业轮机工程论文完成日期2010年4月论文答辩日期2011年6月答辩委员会主席I●-●◆1砖～ResearchonOperationSimulationandModelingofMarineDieselGeneratorSetsDissertationSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringbyLIDonghui(Marine

2、Engineering)DissertationSupervisor：ProfessorZhangJundongApril2011-t．卜大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博士学位论文竺墼照苤迪筮鱼扭组的建搓皇运堑笾墓硒塞：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。学位论文作者签名：人承担。学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事

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4、内打“√")论文作者签名钐鼻●-■创新点摘要1．克服以往发电机模型的不足，考虑同步发电机的定子回路电磁暂态过程，提出了新的七阶发电机数学模型和仿真模型，完成了柴油发电机组的启动、加卸载过程仿真，提高了动态计算精度。深入研究柴油发电机组并联运行过程的物理规律，提出了柴油发电机组并联运行过程的建模与仿真方法。2．根据实船运用情况，简化电动机的参数，提出了变阻抗建模方法，改进了电动机负荷的数学模型。采用派克变换，在统一旋转坐标下，将变阻抗方法运用到柴油发电机组状态方程组中，解决了传统微分代数方程组求解步骤繁琐的问题，提高了运算速度。3．研究了柴油发电机组并联运行稳定性，定义了并联

5、运行稳定度来预测稳定裕量，提出了角振荡曲线的参数计算方法，提出了定量分析柴油发电机组并联运行稳定性的方法。4．结合博士论文课题，将船舶电力系统建模仿真方法实际应用到船舶电站模拟器研制上。通过MATLAB程序的移植与改编，在．net开发环境下用C#语言完成了电站管理和控制功能的全过程仿真。●-0中文摘要摘要船舶柴油发电机组的运行过程是电站运行的重要组成部分。并联运行的柴油发电机组数量决定了船舶电站的容量。并联运行的稳定性与船舶电站的稳定性密切相关。建立能准确反映柴油发电机组运行的数学模型对电站的运行控制、仿真和性能分析都具有重要意义。柴油发电机组并联运行过程的研究涉及到柴油发

6、电机的模型、并联运行控制模型、电力负荷模型等的建立。其中，柴油发电机模型尽管存在一些不同的建模方法，但大多数仅限于单台模型仿真。本文以柴油发电机模型为核心，建立了多台柴油发电机组并联运行的数学模型。本文以“育鲲"轮的船舶电站为参考对象，分别建立了柴油发电机模型、电力负荷模型，并联运行控制系统模型。在此基础上，构建了并联运行过程的仿真模型，以Matlab／simulink为仿真工具，进行了仿真分析。仿真结果与实船测试数据进行了对比。同步发电机模型是柴油发电机组模型的重要组成部分，对计算精度和仿真实时性有很大影响。本文充分考虑定子暂态对动态性能的影响，改进同步发电机的数学模型，

7、引入七阶状态方程组，提高了动态仿真精度。对柴油发电机加载、卸载及压缩空气起动过程进行仿真，结果符合实际情况，也验证了模型的正确性。在简化参数的条件下，建立对电力系统稳定性影响最大的电动机负荷模型。在统一坐标下，采用派克变换，将变阻抗方法运用到柴油发电机组状态方程组中，避免求解微分代数方程组，提高运算速度。采用simulink组件进行了仿真，得到了满意的结果。分析了并联运行过程中同步的物理规律和特点，根据并联运行控制原理，提出了并联运行过程中负载转移仿真方法。定义了“并联运行稳定度’’来表示并联运行的稳定程度，并分析