基于PSCAD的雙機雙槳綜合電力推進系統(tǒng)建模與仿真.pdf

1、電力推進系統(tǒng)不同于內(nèi)燃機直接帶動螺旋槳的機械推進系統(tǒng),它是一種利用電力帶動螺旋槳的推進方式。電力推進系統(tǒng)具有控制系統(tǒng)簡單、操縱性能好、效率高、污染小等優(yōu)勢,已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點,我國電力推進技術(shù)的研究工作剛剛開始,處于起步階段,而發(fā)達國家的電力推進技術(shù)已在艦船中廣泛應(yīng)用,其技術(shù)居于世界領(lǐng)先水平,因此加快我國電力推進系統(tǒng)的建模與分析工作具有非常重要的意義。本課題采用PSCAD仿真軟件對電力推進系統(tǒng)的各個模塊分析與建模,最終組成完整的系統(tǒng)

2、并進行初步仿真研究。
　　本課題以PSCAD為仿真軟件,采用模塊化思想,將電力推進系統(tǒng)劃分為原動機及其調(diào)速系統(tǒng)、發(fā)電機及其勵磁系統(tǒng)、推進電機及其變頻控制系統(tǒng)、螺旋槳等模塊,分析各模塊的數(shù)學(xué)模型與工作原理。在PSCAD環(huán)境下建立了原動機Woodward調(diào)速系統(tǒng),根據(jù)IEEEStd421.5-2005標(biāo)準(zhǔn)分析發(fā)電機勵磁系統(tǒng),將兩系統(tǒng)構(gòu)成發(fā)電機組模型,對發(fā)電機組模型進行突加、突卸負載試驗,通過觀察系統(tǒng)瞬時調(diào)速率、電壓調(diào)整率及穩(wěn)定時間等指

3、標(biāo)驗證了模型的合理性。分析同步電機矢量控制方法基本思想,搭建了推進電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型,針對傳統(tǒng)控制器的不足提出用新型單神經(jīng)元控制器取代傳統(tǒng)控制器,分析單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器的工作原理與程序流程,用MATLAB實現(xiàn)單神經(jīng)元控制器,在PSCAD中創(chuàng)建接口元件,實現(xiàn)與MATLAB的聯(lián)合仿真,調(diào)用MATLAB實現(xiàn)單神經(jīng)元控制器功能并觀察控制效果,仿真結(jié)果表明單神經(jīng)元控制器控制效果較好。詳細分析螺旋槳數(shù)學(xué)模型,擬合螺旋槳工作特性曲線,在

4、PSCAD環(huán)境下用FORTRAN語言實現(xiàn)螺旋槳的各個模塊,并根據(jù)船槳運動方程組成完整的螺旋槳模型,將其作為推進電機的負載并進行啟動實驗,分析模型的有效性。將建立的各個模型組成單機單槳系統(tǒng)與雙機雙槳系統(tǒng),對單機單槳系統(tǒng)進行啟動、停車、倒航等典型工況的實驗,分析直接操作與分級操作這兩種操作方式對系統(tǒng)的影響。分析雙機雙槳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),設(shè)置六個故障點并用FORTRAN語言建立故障控制模塊,對雙機雙槳系統(tǒng)進行三相短路典型故障的實驗,模擬系統(tǒng)故障后推