船舶发电机组特殊工况运行特性仿真研究.pdf

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1、社承东：船舶发电机组特殊工况运行特性仿真研究杜承东(沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室，上海200129)提要首先根据船舶电站柴油发电机组的原理建立其Simulink数字仿真模型，通过调整励磁调压器、调速器的参数。使仿真模型突加、突卸外特性与某型机组的实测数据一致。基于仿真模型设计了两种特殊的突加、突卸运行工况，验证了该型机组在特殊工况下的响应情况，结果有助于指导实船的运行模式设计。关键词船舶电站柴油发电机组数字仿真中图分类号U662文献标识码ASimulationStudyonOperatingCharacteristicofMarineGeneratorinSpecialWorki

2、ngConditionDUCheng—dong(NavyMilitaryRepresentativeOfficeatHudongZhonghuaShipbuilding(Group)Co．，Ltd．，Shanghai200129，China)AbstractThisarticlebuildsaSimulinksimulationmodelbasedontheprincipleofmarinedieselgenerator．makesthemodel'sload／unloadcharacteristicinaccordancewithtestingdatasthroughadjustingt

3、heparametersofAVRandspeedgovernor．Basedonthesimulationrood—el，tWOspecialload／unloadoperationconditionsaredesigned，whichconfirmstherespondingsituationinspecialcondition．Theresultprovidesareferenceforoperationpatterndesignofactualship．KeywordsMarinepowerstationDieselgeneratorDigitalsimulation1引言船舶电站

4、与陆地电网相比具有容量小、运行工况复杂、负荷变化剧烈等特点，因此在船舶电站的设计过程中，利用数字仿真对其进行分析研究具有重要的理论价值和参考意义[1~8]。随着数字仿真技术的不断普及，船舶电站数字仿真技术的应用越来越广泛，但传统的仿真模型在建模方法、建模对象上的缺陷也越来越明显。部分研究仅根据理论模型结合经验参数建立数字仿真模型，因此无法建立仿真模型与实际系统在暂态调压、调速特性上的精确对应关系，影响了仿真结果的精度。这些文献的共同特点是均未利用机组实测数据对模型进行拟合[2~6]，作者简介：杜承东(1977一)，男，工程师。因此对于实际工况的指导很有限。基于船舶电站仿真模型在上述方面存在

5、的缺点，本文深入研究船舶电站各组成设备的工作原理，试图建立更加符合实际的柴油发电机组模型。利用经典的Woodward调速模型及IEEEACtypel型励磁控制器模型，采用MATLAB仿真软件作为建模的仿真平台，建立船舶电站的整体仿真环境。利用同型机组的实测数据对励磁调压器、调速器的参数进行了调整，使仿真模型的三级加载外特性与实物试验一致以完成精确建模。本文首先介绍了原动机及其调速器、发电机及其励磁控制器的工作原理，并阐述了调速器工作过程中的性能指标。基于MATLAB建模并调整仿真模型控制器参数后，对模型的仿真误差进行了分析。基于调整后的发电机组模型，设计了两种特殊的突造船技术2015年第5

6、期(总第327期)加、突卸运行工况，验证了改型机组在特殊工况下的响应情况，有助于指导实船的运行模式设计。2柴油发电机组模型船舶电力系统建模分析以实船电力系统为研究对象，根据船舶电力系统的结构工作原理对系统中各个元件建立数学模型。其中，船舶柴油发电机组是电站运行的重要组成部分Ⅲ。柴油发电机组由柴油原动机、调速器、发电机和相复励调压装置构成，控制系统结构框图如图1所示。圈1发电机组控制系统结构框图2．1柴油原动机及调速控制器模型根据柴油机的特性，柴油机模型需要考虑的核心因素是柴油机的调节迟滞效应。柴油机调速系统通过调节油门开度大小来增大喷油量，油料在汽缸内膨胀燃烧做功，最终导致输出的机械功率增

7、大，整个动态过程存在一个功率输出时滞。因此柴油机模型应包含这一时滞环节，其传递函数如下式所示[9]。职一篇(1)式中：K为放大系数；T1为柴油机缸内工作纯延迟时间；Tz为柴油机组运动部件转动惯性时间常数。柴油机调速系统主要由转速反馈输入、控制调节、执行机构输出和外围控制开关等环节组成。本文的柴油发电机组分析对象采用Woodward电子调速，通过采集发电机机端电压、电流来计算输出功率。结合机组转速来判断机组的当前状态，并在