船用燃气轮机发电系统建模与仿真研究

关注燃气轮机电气外特性,忽略其内部化学反应和热力循环,采用模块化建模方法建立了船用燃气轮机发电系统完整的数学模型,其中包括整流逆变模型、推进电机及螺旋桨负载模型。通过Simulink仿真,重点研究系统启动性能及动态特性;并对负载类型的影响以及三相短路故障进行了分析。结果表明该模型能够反映实际燃气轮机发电系统的运行特性,为研究船舶燃气轮机发电系统协调控制及多机并联运行奠定了基础。     

基于飞轮储能的船用燃机直流微电网大功率负载响应特性

为充分利用飞轮储能对船舶直流微电网功率补偿的优势,弥补燃气轮机发电系统输出功率调节响应慢的不足,对船用燃机直流微电网大功率负载下的飞轮储能系统控制策略和电网响应特性进行研究。本文基于100 kW实装微型燃气轮机发电机组,建立了包括燃气轮机、发电机、飞轮储能系统的船舶直流微电网模型,并在有无飞轮储能系统的情况下,分别突加、突卸40%、60%、80%额定功率负载,详细分析不同负载模式下直流母线电压、发电机转速和飞轮转速的变化特性。结果表明,所提出的飞轮储能系统控制策略可以及时补偿大功率负载冲击下发电机和负载之间功率不平衡,防止母线电压和同步发电机转速波动过大,有效提升微型燃气轮机发电系统的电能质量和稳定性。     

船用燃气轮机发电机组控制策略仿真研究

对船用燃气轮机转速控制及发电机电压控制进行研究,采用Matlab/Simulink仿真软件,建立燃气轮机发电机组控制系统仿真模型,对其进行突增及突卸负荷仿真实验,结合船舶电网供电指标,研究发电机组一系列参数响应曲线。结果表明在电网负荷大幅度变化情况下,所定制的控制策略能使燃气轮机发电机组具有较好的调速及调压性能,满足船舶电网对供电品质的要求。     

基于自抗扰控制技术的船舶发电机励磁系统研究

船舶电网是一个容量有限的电源系统,突加突卸大功率负载会对其造成冲击,甚至引起船舶发电机输出电压不稳定,采用经典PID难以满足快速恢复发电机输出电压的功能要求。针对这一问题,提出一种基于自抗扰控制技术的新型励磁控制策略对其进行改进。介绍自抗扰控制器的原理,分析其控制性能较经典PID控制优异的原因,设计自抗扰控制器,在Simulink仿真平台上搭建励磁系统仿真模型,进行仿真实验,仿真结果表明在船舶电力系统突加突卸大功率负载后,新型励磁控制策略较经典PID控制具有更好的快速性和稳定性。     

船舶电力系统短路计算与仿真

利用MATLAB/SIMULINK对船舶电力系统单机组模型进行了建模与仿真,通过对船舶电力系统单机组进行突加、突卸大功率负载等工况的仿真分析,将仿真结果与GJB4000-2000对比,验证了单机组模型的合理性。在此基础上,开展了多机组并联运行的短路电流计算与仿真分析。     

带恒功率负载下船舶供电系统暂态稳定性影响因素研究

通过建立船舶供电系统整流同步发电机带恒功率负载的仿真模型,研究了突加、突卸恒功率负载工况下系统的暂态稳定性,确定了影响系统稳定性的各主要因素,并分别评估了其影响程度。分析结果对以后评判船舶综合电力系统带恒功率负载的稳定性具有重要意义。     

船用燃气轮机发电机组动态性能仿真

基于Matlab/Simulink平台,根据容积惯性法建立某三轴燃气轮机发电机组非线性动态模型,并定制燃气轮机转速调节及发电机励磁系统控制策略,对动态模型进行阶跃形突增突减负荷变工况仿真研究。结果表明动态模型能够有效地对负荷突变工况进行模拟,为船舶电网供电模块的控制系统设计与优化提供模型基础;在变工况过渡过程中,燃气轮机发电机组动态响应特性满足船舶电网供电品质要求。     

船用燃气轮机发电机组动态性能仿真

基于Matlab/Simulink平台,根据容积惯性法建立某三轴燃气轮机发电机组非线性动态模型,并定制燃气轮机转速调节及发电机励磁系统控制策略,对动态模型进行阶跃形突增突减负荷变工况仿真研究。结果表明动态模型能够有效地对负荷突变工况进行模拟,为船舶电网供电模块的控制系统设计与优化提供模型基础;在变工况过渡过程中,燃气轮机发电机组动态响应特性满足船舶电网供电品质要求。     

三轴燃机动态建模方法与仿真程序开发

燃气轮机动态仿真模型是研究燃机多变量控制理论、进行燃机健康管理等应用的重要基础,有着很强的实用价值。本文给出了一种基于迭代法的三轴燃气轮机设计点、非设计点和瞬态工作点性能计算通用程序的设计方法。仿真结果表明该方法设计的动态模型能较好的模拟燃机在不同工况下的性能变化,具有较好的应用前景。     

船用三轴燃气轮机起动特性研究

以某型船用三轴燃气轮机为研究实例,对其动态性能中的起动特性进行了较为深入的研究。建立了燃气轮机稳态数学模型,并以此为基础用Matlab软件开发出其稳态仿真模型。在稳态仿真模型的基础上,采用准稳态的方法对起动过程进行仿真,最终得到了起动过程各个物理参数的变化。把仿真结果与实验结果比较,仿真结果可以较好地反映起动过程的机理,表明了建模的合理性和正确性。对起动仿真模型进行分析,可为真实燃气轮机装置的改进提供参考。     

突发事故应急船只调度算法研究

为了提高突发事故下应急船只的疏导能力,保持交通畅通,需要进行船只应急调度算法优化设计,提出基于并行动态负载均衡的突发事故应急船只调度算法,采用分布式的网格区域模型对船只交通网络进行群体隔离,结合动态负载均衡方法进行船只出入港流量的疏导模型设计,通过并行控制方法进行突发事故下船只调度控制,实现船舶应急交通网络的负载均衡,提高了船舶在突发事故下的应急疏导能力。仿真结果表明,采用该算法进行应急船只调度的控制性能较好,负载均衡能力较强,提高了船舶交通的应急处置能力。     

海洋环境条件对船舶间冷循环燃气轮机性能的影响

针对未来大型船舶活动海区的海洋环境特点,分析了外界空气温度、海水温度、空气湿度、空气盐度、海水盐度等对船舶间冷循环燃气轮机的性能影响。研究结果表明,外界空气温度对间冷循环燃气轮机性能影响最大,随着外界空气温度的升高,间冷循环燃气轮机的进口空气流量、输出功率和效率均有不同程度的下降;随着海水温度的增加,机组效率和功率均下降,但影响不大;大气湿度在常温下影响较小,但在高温环境条件下不容忽视,空气盐度、海水盐度也会在一定程度上影响间冷循环燃气轮机的性能。     

不同供油规律下的燃气轮机加速过程仿真

供油规律决定着燃气轮机的机动性,不同的供油规律对燃气轮机的性能有重大影响。为研究不同供油规律对燃气轮机加速过程的影响,本文首先采用面向对象的方法和非线性化建模方法建立了三轴燃气轮机的动态仿真模型,并通过稳态计算检验了模型的精确性;然后选取不同的供油规律,对燃气轮机的加速过程进行了仿真,得到了不同供油规律下转子转速的变化规律;最后对仿真结果进行了分析,比较了各种供油规律的优劣。     

船舶发电机组特殊工况运行特性仿真研究

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。     

基于EASY5的船舶电液舵机系统仿真研究

舵机电液系统仿真是研究船舶舵机液压系统动态性能的重要手段,通过仿真可得出液压缸油腔体积变化、负载变化等对系统的具体影响.针对某船舶舵机电液伺服系统,建立了基于MSCEASY5仿真平台的仿真模型,通过选择典型工况和参数设定值对仿真模型进行校核和调试,并以此仿真模型对几种典型工况的动态性能进行仿真分析,研究结果为该型船舶舵机液压系统的设计、试验和使用提供参考.     

基于PSCAD的船用柴油发电机组仿真分析

船舶电力系统容量小,在受到较大扰动时,频率和电压不再保持为恒定,而是一个动态变化的过程。为了对船舶电力系统的过渡过程进行分析,本文利用PSCAD／EMTDC软件建立了柴油机及其调速系统以及发电机励磁系统的数学仿真模型,并对其各组成部分进行详细分析。最后利用分级突加突卸负载的方式对机组模型的正确性进行验证,指出通过对船舶电站同步发电机的励磁控制和柴油机的转速控制可以提高船舶电力系统稳定性。     

船舶无轴轮缘推进动态特性数值研究

基于数值方法对船舶无轴轮缘推进动态特性开展研究。首先,基于CFD方法获取无轴轮缘推进器敞水性能,基于切比雪夫多项式拟合获得了无轴轮缘推进器四象限性能曲线。然后,构建船-桨耦合动态仿真数学模型以及开发仿真程序。最后,通过算例对无轴推进船舶典型的起动和停机的动态特性仿真,与试验对比验证方法的有效性。与传统推进对比表明:无轴轮缘推进器超载力矩更低、响应更快。本文研究可为无轴轮缘推进器的设计提供指导,提升船舶采用无轴轮缘推进机动性能和可靠性。     

基于H∞鲁棒控制的船用混合储能双向DC-DC变换系统设计

双向DC-DC变换系统是为实现船舶混合储能中不同类型储能元件间匹配控制和能量管理必要的执行机构。针对传统DC-DC控制策略的混合储能系统存在较大程度的参数摄动和负载干扰的问题,引入H∞鲁棒控制策略,从而弥补传统控制策略的缺陷;运用Matlab/Simulink软件搭建船用混合储能双向DC-DC变换系统仿真模型,开展有功负荷突增突卸和系统响应特性试验。结果表明:采用该策略能有效提升混合储能系统平抑冲击负荷的动态性能,充分发挥混合储能系统内储能元件各自的优势,延长系统使用寿命。     

发电用燃气轮机动态性能仿真

针对发电用燃气轮机,基于Matlab/Simulink仿真平台构建其仿真模型.使用仿真模型,计算在电网负荷波动以及机组甩负荷的情况下燃气轮机的动态特性.参照电网指标,通过优化控制策略,给出电网负荷变化时燃气轮机的响应特性.     

船舶电站负荷扰动下轴系瞬时转速的动态仿真

受到大负荷扰动后,船舶电站的参数将发生较大变化.从发电柴油机、电力负荷、发电机及励磁调节系统方面建立柴油机瞬时转速的动态模型,并从气缸做功和负载方面对瞬时转速变化方面进行分析.依据发电柴油机的不同负荷类型,分别从恒定阻抗法、电动机机电暂态过程动态特性、负荷的静态特性三方面进行归类计算,提高了负荷的动态和静态仿真性能,励磁系统则采用三阶实用模型.最后利用Matlab/SIMULINK进行了系统的静态、暂态和动态稳定性分析.