综合电力系统模拟试验及仿真研究.pdf

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1、船电技术I应用研究综合电力系统模拟试验及仿真研究张雪妍，付立军，吴优，姜远志(海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室，武汉430033)摘要：设计和构建了综合交流电力系统物理模拟系统，并在PSCAD中建立了相应的系统仿真模型，完成了综合电力系统谐波和短路电流的模拟试验与仿真计算对比分析，试验和仿真结果吻合，为综合电力系统深入研究奠定了基础。关键词：综合电力系统物理模拟仿真谐波短路中图分类号：TM743文献标识码：A文章编号：1003．4862(2015)01-0001·04ExperimentandSimulationofIntegratedPowerSystemZhangXu

2、eyan，FuLijun，WuYou，JiangYuanzhi(NationalKeyLaboratoryforVesselIntegratedPowerSystemTechnology，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：／nthispaper,physicalmodelingtestbedofan．integratedpowersystemisdesignedandconstructed,andthecorrespondingsimulationsystem括establishedinPSCAD．Tests

3、ofharmonicsandshortandthecorrespondingsimulationfo，．comparisonarecarriedoutwiththismodelingtestbed．Theexperimentalresultsareidenticalwiththesimulation，whichlaysthefoundationforfurtherresearchoftheintegratedpowersystem．Keywords：integratedpowersystem；physicalmodeling；simulation；harmonics；Short0引言舰

4、船综合电力系统(IntegratedPowerSystem，简称IPS)是一种新型的动力系统，是将舰船原动机能量完全转化为电能，同时提供推进用电、高能武器用电和全船其它负载用电的电能综合利用与统一管理系统⋯。与传统意义上的电力系统相比，舰船综合电力系统能够优化总体系统设计，整合舰船动力平台，简化动力系统结构，提高舰船战技性能，降低噪声，支撑舰船高能武器，代表了未来舰船电力系统的发展趋势。由于电力电子变流装置及大容量推进电机负载的存在，系统运行的稳定性、主网络供电品质、收稿日期：2014．07—08基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(973项目)(2012CB215103)；国家自然

5、科学基金项目(51377167)。作者简介：张雪妍(1990．)，女，硕士研究生。研究方向：电力系统安全运行。短路电流冲击等安全性问题更加突出，必须在设计阶段予以充分考虑，才能保证整个系统功能的正常实现【2J。为此，本文建立与综合电力系统实船拓扑结构相似的比例缩小模拟试验系统，并构建相应的电磁暂态仿真系统，通过对系统谐波、短路电流进行模拟试验和仿真计算，验证综合电力系统设计方案的可行性及其建模方法的正确性，为综合电力系统的设计奠定基础。1综合电力系统拓扑结构本文所研究综合电力系统采用中压交流辐射状供电网络，中压交流发电机分区域同时向电力推进负载和全船其它负载供电，对应的模拟系统结构如图

6、1所示。该模拟试验系统由两套发电机组(包含l台变频器、l台电动机和l台三相同步发电机)、两套主推进器(包含2台移相隔离变压器、1台变频器和l台三相异步推进电机)以及负载(直流发电机带电阻性负载模拟螺旋桨)船电技术I应用研究组成。此外，配置1台侧推电机，带直流发电机模拟。7M，55kW电动机·G，40kw发电机K1电源由异步电动机『乏]：[专：≥2型§必zK4K3K5K8，推进变燧器：一推进变压器Y／△起动器225kVA，，’．．22．5kVA：r一390／450．』。i‘390／450．．Mj侧推电机推进变频器：_．；推进变频器!⋯’5kW’22kWi：：22kW’：。⋯，：直流发电机

7、Mj嚆就嚣机+M，嚆就嚣机：‘。‘5W直流发电机’直流发电机K9221(W220V～22kW22(IV电阻：，’K6，，K7负载-电阻j}电阻}负载j负载；图1模拟综合电力系统拓扑结构2主要设备模型2．1发电机为一般起见，考虑同步电机的转子为凸极并具有D、g、Q三个阻尼绕组。g和Q绕组分别反映阻尼较强和较弱的涡流效应。假设同步电机为理想同步电机，即认为同步电机的磁路对称且不饱和及空间磁势按正弦分布【3J。下图给出了定子abc、转子励磁绕组f和阻