本文關(guān)鍵詞：電力推進(jìn)船舶功率限制的半實(shí)物仿真研究

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【摘要】：隨著電力電子技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電力推進(jìn)船舶成為未來船舶發(fā)展的重點(diǎn)方向。由于船舶較大的推進(jìn)功率，以及新型大功率用電負(fù)載的增加，對(duì)船舶能量的管理提出了更高的要求。功率限制是對(duì)電力推進(jìn)船舶進(jìn)行能量管理最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。國內(nèi)對(duì)該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用較少，因此本文對(duì)功率限制展開研究。 由于傳統(tǒng)的數(shù)字仿真存在置信度不足等缺點(diǎn)，本文采用半實(shí)物方式，對(duì)功率限制的控制算法進(jìn)行研究，對(duì)可行性進(jìn)行驗(yàn)證。 對(duì)電力推進(jìn)船舶發(fā)電及主要用電設(shè)備的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，搭建各設(shè)備的數(shù)學(xué)模型。對(duì)作為船舶主要負(fù)載的螺旋槳的負(fù)載特性進(jìn)行重點(diǎn)分析，并對(duì)如何用兩臺(tái)電機(jī)模擬船舶的螺旋槳特性進(jìn)行研究。將個(gè)體模型搭建成一個(gè)完整的船舶電力系統(tǒng)模型。 對(duì)電機(jī)的功率限制的實(shí)現(xiàn)提出兩種控制算法，一種為功率轉(zhuǎn)速電流三閉環(huán)，另一種為由轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)切換為功率電流雙閉環(huán)。并分別針對(duì)這兩種算法，以直流電機(jī)為對(duì)象，進(jìn)行了數(shù)字仿真，以驗(yàn)證其可行性。 引入RT-LAB仿真機(jī)與PLC、變頻器和變頻電機(jī)，，搭建能夠完整模擬船舶電力系統(tǒng)的小比例半實(shí)物仿真系統(tǒng)。在仿真機(jī)中運(yùn)行數(shù)學(xué)模型及控制算法，PLC為自動(dòng)化控制器，兩臺(tái)對(duì)拖的變頻電機(jī)模擬螺旋槳，以數(shù)學(xué)模型和實(shí)物相結(jié)合的小比例半實(shí)物方式，研究和驗(yàn)證功率限制的兩種控制算法。整個(gè)半實(shí)物仿真系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)交換共享一組數(shù)據(jù)。為了能夠更接近實(shí)船，還引入了部分PMS功能以及脫扣快速停車功能，使船舶能夠在檢測(cè)到設(shè)備損壞的情況下，能夠快速卸掉負(fù)載，讓快速卸載作為功率限制的重要補(bǔ)充。將包含快速卸載的完整功率限制算法在小比例半實(shí)物模式下，以異步電機(jī)為對(duì)象，再次進(jìn)行研究和可行性驗(yàn)證。 經(jīng)過研究和驗(yàn)證，本文中提到的算法能夠?qū)崿F(xiàn)功率的快速卸載和功率限制。符合實(shí)船的控制要求。
【關(guān)鍵詞】：電力推進(jìn)船舶 功率限制 RT-LAB 半實(shí)物仿真
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U664.14
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究手段11-15
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 研究手段14-15
• 1.3 本文的主要工作15-17
• 第2章 半實(shí)物研究平臺(tái)的構(gòu)建17-27
• 2.1 系統(tǒng)組成及工作原理17-19
• 2.2 系統(tǒng)主要硬件設(shè)備及參數(shù)19-23
• 2.2.1 仿真機(jī)RT-LAB主要性能19-20
• 2.2.2 電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)20-21
• 2.2.3 變頻器選擇及主要性能參數(shù)21-23
• 2.2.4 PLC的選擇及主要性能參數(shù)23
• 2.3 系統(tǒng)分析及建模方法23-24
• 2.3.1 系統(tǒng)分析23-24
• 2.3.2 建模方法24
• 2.4 軟件說明24-26
• 2.4.1 RT-LAB軟件及Simulink仿真軟件24-25
• 2.4.2 西門子全集成自動(dòng)化軟件STEP725
• 2.4.3 變頻器調(diào)試軟件Starter25-26
• 2.4.4 上位機(jī)組態(tài)軟件WinCC26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型27-44
• 3.1 柴油發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)27-28
• 3.2 柴油機(jī)與調(diào)速器完整模型28-29
• 3.3 三相同步發(fā)電機(jī)模型29-32
• 3.3.1 理想假設(shè)及Park變換29-30
• 3.3.2 同步發(fā)電機(jī)模型的建立30-32
• 3.4 勵(lì)磁系統(tǒng)模型32-34
• 3.5 變壓器模型34-36
• 3.6 螺旋槳數(shù)學(xué)模型36-42
• 3.6.1 伴流系數(shù)及推力減額系數(shù)37
• 3.6.2 船舶阻力特性37-38
• 3.6.3 螺旋槳推力系數(shù)，扭矩系數(shù)，進(jìn)速比的分析38-40
• 3.6.4 轉(zhuǎn)矩的折算40-41
• 3.6.5 船槳模型41-42
• 3.7 整體模型42
• 3.8 本章小結(jié)42-44
• 第4章 電機(jī)功率限制算法及其數(shù)字仿真44-60
• 4.1 整體模型的仿真44-45
• 4.1.1 起動(dòng)后突加負(fù)載44-45
• 4.1.2 起動(dòng)后突卸負(fù)載45
• 4.2 船舶電力推進(jìn)方式45-47
• 4.3 PID控制47-49
• 4.4 雙閉環(huán)調(diào)速分析49-50
• 4.5 雙閉環(huán)設(shè)計(jì)50-51
• 4.6 矢量控制51-53
• 4.7 交流電機(jī)和直流電機(jī)的等效53-55
• 4.8 電機(jī)數(shù)字仿真的兩個(gè)算法55-59
• 4.8.1 三閉環(huán)控制算法56-58
• 4.8.2 速度環(huán)和功率環(huán)切換算法58-59
• 4.9 本章小結(jié)59-60
• 第5章 電推船功率限制的半實(shí)物仿真60-82
• 5.1 半實(shí)物仿真總體方案60-63
• 5.2 RT-LAB功能的實(shí)現(xiàn)63
• 5.3 PLC功能的實(shí)現(xiàn)63-67
• 5.3.1 程序結(jié)構(gòu)64-65
• 5.3.2 通訊報(bào)文65-67
• 5.4 變頻器基本工作原理67-71
• 5.4.1 整流環(huán)節(jié)67
• 5.4.2 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定位67-68
• 5.4.3 SPWM和SVPWM68-71
• 5.5 傳動(dòng)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)71-74
• 5.5.1 基本功能說明及調(diào)試71-72
• 5.5.2 變頻器通信功能的實(shí)現(xiàn)72-74
• 5.6 HMI功能的實(shí)現(xiàn)74-75
• 5.7 半實(shí)物仿真模式下功率限制的實(shí)現(xiàn)75-81
• 5.7.1 脫扣模式下電機(jī)停車保護(hù)75-77
• 5.7.2 三閉環(huán)模式下功率限制的半實(shí)物仿真實(shí)現(xiàn)77-78
• 5.7.3 速度環(huán)到功率環(huán)模式下功率限制的半實(shí)物仿真實(shí)現(xiàn)78-81
• 5.8 本章小結(jié)81-82
• 第6章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 全文總結(jié)82-83
• 6.2 研究展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-86

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張慧洲,張曉東,吳斐文;交流變頻調(diào)速電力推進(jìn)系統(tǒng)的典型應(yīng)用[J];船舶;2002年01期

2 董琦 ,梅端經(jīng) ,石艷;電力推進(jìn)新動(dòng)向[J];船電技術(shù);2003年03期

3 劉建波;張浩;;功率管理技術(shù)在艦船電力推進(jìn)中的應(yīng)用[J];船電技術(shù);2011年07期

4 趙爭(zhēng)鳴,袁立強(qiáng),孟朔,李崇堅(jiān);通用變頻器矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制特性比較[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2004年04期

5 孫詩南;當(dāng)今艦船電力推進(jìn)裝置發(fā)展新動(dòng)向[J];電氣時(shí)代;2002年02期

6 聶延生,李士臣,李偉光;船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)及其發(fā)展[J];世界海運(yùn);2001年05期

7 云峻峰,黃仁和,趙建華;現(xiàn)代艦船電力推進(jìn)設(shè)計(jì)走向[J];艦船科學(xué)技術(shù);2003年01期

8 王長林;電力推進(jìn)和動(dòng)力定位全面提高船舶的性能[J];機(jī)電設(shè)備;2001年01期

9 李殿璞,王宗義,池海紅;螺旋槳特性四象限Chebyshev擬合式的建立與深潛艇直航全工況運(yùn)動(dòng)仿真的實(shí)現(xiàn)[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2002年07期

10 聶鵬瑜,張維競(jìng),劉卓;吊艙式電力推進(jìn)的現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J];造船技術(shù);2003年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 高海波;船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的建模與仿真[D];武漢理工大學(xué);2008年

2 羅成漢;船舶電力推進(jìn)模擬平臺(tái)的研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：590634