本文關(guān)鍵詞：船舶發(fā)電用液力恒輸出調(diào)速控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：當(dāng)船舶主機(jī)為柴油機(jī)時(shí),其運(yùn)行在推進(jìn)功率曲線上,且長(zhǎng)期處于部分功率工作狀態(tài),軸帶發(fā)電系統(tǒng)可以吸收主機(jī)功率裕量用于發(fā)電。軸帶發(fā)電系統(tǒng)主要分為頻率補(bǔ)償型與轉(zhuǎn)速補(bǔ)償型兩種型式。液力調(diào)速系統(tǒng)作為轉(zhuǎn)速補(bǔ)償型的軸帶發(fā)電系統(tǒng),將變化的輸入轉(zhuǎn)速調(diào)制為恒定的輸出轉(zhuǎn)速,連接同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電。液力調(diào)速系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)軸帶發(fā)電系統(tǒng)具有更多的優(yōu)點(diǎn),不僅解決了船舶主機(jī)由于長(zhǎng)期處于部分功率工作狀態(tài)造成的積炭問題,還提高了燃油利用率,降低了潤(rùn)滑油的消耗量,減少了溫室氣體的排放,增加船艙空間,提高了船艙利用率,改善船艙工作環(huán)境,并通過減少柴油發(fā)電機(jī)數(shù)量降低了發(fā)電裝置的維護(hù)費(fèi)用。液力調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成功的應(yīng)用在了德國(guó)福伊特公司2MW風(fēng)機(jī)上,說(shuō)明了液力調(diào)速裝置在發(fā)電行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和巨大的發(fā)展?jié)摿�。然�?目前對(duì)于液力調(diào)速控制系統(tǒng)的研究還相對(duì)比較滯后,優(yōu)良的控制系統(tǒng)能夠有效的提升液力調(diào)速裝置的調(diào)速性能、工作范圍及發(fā)電品質(zhì)。本文基于康明斯336k W的船舶主機(jī)設(shè)計(jì)了液力調(diào)速裝置,對(duì)液力調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,并了進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)。研究主要內(nèi)容與結(jié)論如下。(1)基于船舶傳動(dòng)系對(duì)液力調(diào)速裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。確定了液力調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)形式,根據(jù)匹配計(jì)算結(jié)果得出液力調(diào)速裝置的相關(guān)參數(shù),建立了其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。對(duì)導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器和液力調(diào)速系統(tǒng)的性能進(jìn)行研究。(2)通過控制策略制定、仿真分析及控制器設(shè)計(jì),對(duì)液力調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。根據(jù)對(duì)液力調(diào)速裝置內(nèi)部傳動(dòng)特性研究,制定了并聯(lián)式開環(huán)-閉環(huán)復(fù)合控制策略。搭建了基于Simulink-Recurdyn的機(jī)電聯(lián)合仿真模型,對(duì)開環(huán)與復(fù)合控制策略進(jìn)行仿真,對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了復(fù)合控制策略的先進(jìn)性。對(duì)液力調(diào)速控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì),基于MC68HC908JB8型號(hào)單片機(jī)設(shè)計(jì)了控制器硬件,利用Freescale Code Warrior與MATLAB工具開發(fā)了控制器軟件系統(tǒng),并制定了自定義通訊協(xié)議,實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通訊,為臺(tái)架試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。(3)試制了液力調(diào)速裝置原理樣機(jī),進(jìn)行了液力恒輸出調(diào)速控制系統(tǒng)試驗(yàn)研究。基于Lab VIEW開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)了試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)軟件,用于數(shù)據(jù)的采集及控制。在傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上,完成了控制系統(tǒng)臺(tái)架測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明,基于復(fù)合控制策略的液力調(diào)速控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)變速輸入恒速輸出,將船舶主機(jī)功率裕量用于軸帶發(fā)電,有效的提升燃油經(jīng)濟(jì)性,降低運(yùn)營(yíng)成本。最后,通過與仿真結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了機(jī)電聯(lián)合仿真能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果,同時(shí)也為仿真模型的改進(jìn)提供了方向。
【關(guān)鍵詞】：軸帶發(fā)電系統(tǒng) 液力調(diào)速控制系統(tǒng) 導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器 復(fù)合控制策略
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U665.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景、目的及意義11-13
• 1.2 液力調(diào)速系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容18-21
• 第2章 船舶發(fā)電用液力恒輸出調(diào)速系統(tǒng)分析21-41
• 2.1 船舶傳動(dòng)系統(tǒng)與軸帶發(fā)電系統(tǒng)21-26
• 2.1.1 船舶傳動(dòng)系21-24
• 2.1.2 軸帶液力調(diào)速發(fā)電系統(tǒng)24-26
• 2.2 液力調(diào)速裝置動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型建立26-34
• 2.2.1 行星齒輪機(jī)構(gòu)模型26-30
• 2.2.2 導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器模型30-34
• 2.3 液力調(diào)速裝置與船舶主機(jī)匹配34-37
• 2.4 液力調(diào)速系統(tǒng)發(fā)電性能分析37-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 船舶發(fā)電用液力恒輸出調(diào)速控制系統(tǒng)41-59
• 3.1 液力恒輸出調(diào)速控制策略41-45
• 3.1.1 開環(huán)控制策略41-42
• 3.1.2 復(fù)合控制策略42-45
• 3.2 基于Simulink與Recurdyn的機(jī)電聯(lián)合仿真分析45-52
• 3.2.1 聯(lián)合仿真模型建立45-48
• 3.2.2 仿真分析48-52
• 3.3 液力調(diào)速控制器硬件與軟件及通訊協(xié)議設(shè)計(jì)52-57
• 3.3.1 液力調(diào)速控制器硬件設(shè)計(jì)52-53
• 3.3.2 液力調(diào)速控制器軟件設(shè)計(jì)53-54
• 3.3.3 自定義協(xié)議設(shè)計(jì)54-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 第4章 船舶發(fā)電用液力恒輸出調(diào)速控制系統(tǒng)試驗(yàn)研究59-77
• 4.1 臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)構(gòu)布置及選型59-62
• 4.2 制定試驗(yàn)步驟62-63
• 4.3 試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)63-70
• 4.3.1 測(cè)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)63-64
• 4.3.2 基于LabVIEW的測(cè)控系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)64-70
• 4.4 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析70-74
• 4.5 試驗(yàn)與仿真結(jié)果對(duì)比74-75
• 4.6 本章小結(jié)75-77
• 第5章 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 總結(jié)77-78
• 5.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 作者簡(jiǎn)介85-87
• 致謝87

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本文編號(hào)：1039698