船舶电站系统建模与仿真.pdf

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1、第34卷第11期2012年11月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34．No．11NOV．，2012船舶电站系统建模与仿真贾君瑞(南通航运职业技术学院机电系，江苏南通226010)摘要：为了实现船舶电站的运行分析和故障仿真，建立柴油机、船用发电机和负载的数学模型，并在此基础上运用MATLAB／Simulink技术完成船舶电站仿真系统。仿真结果表明，发电机输出信号稳定，能够满足船舶电站动、静态运行分析的需要。该系统能够实现船舶电站自动控制的仿真运行，对船舶自动化电站的运行分析具有重要的理论价值和实用意义。关键词：船舶电

2、站；柴油机；船用发电机；建模；仿真中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1672—7649(2012)11—0055—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2012．11．012ModelingandsimulationofshippowersystemJIAJun—rui(NantongShippingCollege，DepartmentofMechanicalandElectronic，Nantong226010，China)Abstract：Inordertoachievetheoperationalanal

3、ysisandfaultsimulationofshippowerplant，themathematicalmodelofdieselengine，marinegeneratorsandloadisestablishedinthispaper．Onthisbasis，thesimulationofshippowersystemiscompletedwithmodelingtechniquesofMATLAB／Simulink．Thesimulationresuhindicatesthatthegeneratoroutputsignalisstable

4、，andmeetstheneedofshippowerplantdynamicandstaticoperationanalysis．Thesystemisabletoachievethesimulationofshippowerstationautomaticcontrol，andhasimportanttheoreticalvalueandpracticalsignificancefortheoperationanalysisofshipautomationpowerplant．Keywords：shippowerstation；dieseleng

5、ine；marinegenerator；modeling；simulation0引言船舶电力系统是由一个或多个电源组成的船舶电网向负载供电的整体。船舶电力系统与陆用电力系统最大的区别在于船舶电网的容量有限，而船舶用电设备的负荷变化又很频繁，致使船舶电力系统波动明显。因此，保证船舶电力系统供电的可靠性、连续性、经济型和电能质量就显得尤为重要。为提高船舶电力系统的性能，就要求系统的电气化和自动化程度不断提高，从而提高船舶电力系统供电质量。通常，对于电力推进的船舶而言，船舶电站的自动控制系统主要完成对柴油机转速、输出功率和船用发电机输出电压幅值、频率等方面

6、的控制。本文根据船舶电力系统动态变化大的特点，对船舶电站控制系统进行建模和仿真，依据仿真模型可以进行船舶电站的运行分析、故障仿真等研究⋯。1船舶电站系统数学模型1．1柴油机简化数学模型根据柴油机的特性可知，柴油机在阻力矩发生变化时，柴油机相应地改变供油量，从而使输出力矩和阻力矩重新相等，以达到新的平衡，依据达兰收稿日期：2012—05—23基金项目：南通航运职业技术学院院级课题(HYKJ／2009808)作者简介：贾君瑞(1980一)，男，硕士，讲师，研究方向为船舶电气控制技术。·56·舰船科学技术第34卷贝尔原理，在2个平衡点间的柴油机动态方程如下

7、：△％一△r，+(c：～C。)丰△(EJ一，爿=△∞=J垒兮笋。(1)式中：△死为后一个平衡点与前一个平衡点的柴油机输出扭矩之差；ATr为后一个平衡点与前一个平衡点的阻力矩之差；(c：一c。)为2个平衡点的负载(扭矩)一速度特性曲线斜率之差；△∞为柴油机曲轴角速度；J为机组转动惯量；，为机组阻尼系数。柴油机输出转矩的变化是通过改变柴油机供油量实现的，本文把油泵齿条的实际齿条位置和柴油机输出扭矩变化量看做比例环节，定义其比例系数为&，传递函数为嘣小等等：K(2)柴油机的时间延滞在本文中将被视为一个二阶惯性加延滞的环节，其传递函数为W延(S)=饰术e。瓠

8、"／[T1(s)+1][t(s)+1]。(3)式中：K。为放大系数；T，为柴油发电机组机运动部件转动惯性的时