【摘要】：整流發(fā)電機(jī)在船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)中起到主要的電能來源作用,它在正常運行過程中可靠程度、故障后的快速診斷和影響以及故障后的保護(hù)都直接影響著船舶的安全穩(wěn)定運行。所以基于整流發(fā)電機(jī)故障診斷對電力推進(jìn)系統(tǒng)的保護(hù),得到了國內(nèi)外學(xué)者們的關(guān)注并且成為了研究的重點,具有一定的實際工程意義。本文針對以下幾個方面進(jìn)行了深入研究。第一,基于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng),構(gòu)建了原動機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)、十二相同步整流發(fā)電機(jī)及其勵磁系統(tǒng)以及推進(jìn)系統(tǒng)的仿真模型,實現(xiàn)了整流發(fā)電系統(tǒng)單機(jī)、船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)在不同工況的仿真運行,仿真結(jié)果正確并為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。第二,針對發(fā)電機(jī)整流輸出側(cè)短路故障和整流元件開路故障,深入研究了其故障機(jī)理和故障特征。針對發(fā)電機(jī)輸出側(cè)短路故障,推導(dǎo)了空載運行狀態(tài)下輸出側(cè)短路電流的表達(dá)式,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真驗證。針對整流元件開路故障,將其分為五小類故障,并對直流側(cè)輸出電壓和交流側(cè)相電流進(jìn)行了仿真對比。通過仿真分析總結(jié)了上述兩大類故障后對推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。第三,針對發(fā)電機(jī)整流輸出側(cè)短路以及整流元件開路兩大類故障,分別采用小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及小波分析和RBF網(wǎng)絡(luò)的方法對當(dāng)前故障分屬于哪一類別進(jìn)行診斷,然后利用發(fā)電機(jī)交流側(cè)十二相相電流對故障的二極管進(jìn)行有效定位。第四,設(shè)計了一種新型直流限流式斷路器,重點分析了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、控制原理和參數(shù)設(shè)計四個方面,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了仿真模型并進(jìn)行驗證。為保證可持續(xù)的對負(fù)載供電,基于新型直流限流式斷路器,對船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)保護(hù)方案進(jìn)行了設(shè)計,仿真驗證了保護(hù)方案行之有效。第五,基于實時性、故障診斷以及保護(hù)等要求,在SQL Server、LabVIEW、MATLAB和Veristand等的基礎(chǔ)上,完成了船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)故障診斷與保護(hù)實時模擬仿真平臺的搭建,并以實例證實了實時模擬仿真平臺的實用性。
【圖文】：

1 2gp gdJ Kp M Mdtω+ ω= (2-7)在忽略輸出轉(zhuǎn)矩滯后時間 Td、空載損耗的情況下，由速度特性和調(diào)整特性可得：1 1 1 1 12 0 0( )9.55 / 9.55 /2 /60dd d dM K n d aL t T K n d aLM M M M P n P nω πn= + + ≈ + += + = + ≈=(2-8)將公式(2-7)代入公式(2-8)則可以得到：1 1gdp ggd PJ Kp K n d aLdtωωω+ = + + (2-9)其中：τ 為柴油機(jī)的沖程系數(shù)；Vl是氣缸容積；K 為阻尼系數(shù)；n 為轉(zhuǎn)速；L 為執(zhí)行器的輸出軸位移；pp代表整流發(fā)電機(jī)極對數(shù)；M0, M2, Md分別為空載力矩、阻力矩、電磁力矩；pe, Pd分別代表平均有效壓力和輸出電磁功率。2.2.3 原動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)設(shè)定值、轉(zhuǎn)速控制器、伺服機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)速傳感器和原動機(jī)五個部分[51]共同構(gòu)成了原動機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)，它的框圖結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。伺服機(jī)構(gòu)

0.13en n ≥ 0 00.22 / 00.22ps se p sep pevv v v vv vω ≤ = < ≤ > (2船在運行過程中將會承受來自水、空氣的阻力作用，其中水阻力占主要部分。對較低的情況而言，其所受阻力 R 與船速間的關(guān)系如下所示：2sR = rv(2船槳運動方程的表達(dá)式為：( ) (1 )sdvm m P - t Rdt+ Δ = (2各式中：ρ 為海水密度；Dp為直徑；r 為阻力系數(shù)；n 和 Pe分別為螺旋槳的轉(zhuǎn)速推力；m 和 Δ m分別為船體和隨船運動的附著水質(zhì)量， Δ m≈(5%～15%)m；下e 為額定值。綜上所述，船槳模型的框圖如圖 2.9 所示：' ' '' 3 2 '2M =K ρD v JTLn
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U672;TM31

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本文編號：2633482