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4 篇 中国船舶集团有限...
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3 篇 中国船舶重工集团...
3 篇 上海中车汉格船舶...
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2 篇 上海鼎衡航运科技...
2 篇 北京交通大学
2 篇 东南大学
2 篇 college of autom...
2 篇 威海海洋职业学院

作者

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5 篇 盛晨兴
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5 篇 庄伟
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4 篇 施伟锋

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244 篇 中文

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船舶电力推进系统仿真

船舶电力推进系统仿真

引用

作者：冀青鹏大连海事大学

学位级别：硕士

为研究船舶电力推进系统的特性,以“海洋石油301”轮的电力推进系统为研究对象,进行建模与仿真研究。船舶电力推进系统是一个复杂的系统,本课题研究内容主要包括主推进电机建模、推进电机转速控制、逆变器建模、船舶推进器建模以及推进... 详细信息

为研究船舶电力推进系统的特性,以“海洋石油301”轮的电力推进系统为研究对象,进行建模与仿真研究。船舶电力推进系统是一个复杂的系统,本课题研究内容主要包括主推进电机建模、推进电机转速控制、逆变器建模、船舶推进器建模以及推进系统的可视化仿真程序设计,所有数学模型均在数学仿真建模平台MATLAB/Simulink下验证后再进行编程实现。推进电机原型是船用低压三相异步电动机,建模时采用假设理想条件成立的情况下用通用异步电机数学模型建模,电机转速控制方法是具有高转矩动态响应的直接转矩控制方法,同时给出了电机定子绕组在三角形接法和星型接法时空间电压的分布情况以及相应的扇区计算方法。推进器原型是“Z”型拖式推进器,推进器工作特性采用螺旋桨的敞水特性实验数据插值获得。在模型建模的基础上对船舶推进模型进行工况仿真,并就分级启动和斜坡启动两种工况以及测速工况进行仿真与实际数据对比,验证模型的正确性,分析船机桨各特性参数。通过与实际数据对比,仿真模型具有一定的精度,可以进行船舶推进性能的仿真分析。通过两种启动工况的仿真分析,螺旋桨转矩的突变是因为电机的惯性和船舶惯性具有较大的差别,在电机加速的时候船舶航速不能及时加速,使得螺旋桨进速急剧减小,负荷急剧变大。针对这一情况,在电机加速过程中考虑船舶航速的加速情况,可以改善螺旋桨负荷突变的情况。仿真程序采用前台界面、数据共享区、模型计算的结构进行设计,前台界面采用微软桌面显示框架Windows Presentation Foundation,以实现更佳的显示效果,数据共享区采用常驻内存的静态类实现。模型计算程序建模采用面向对象的方法以期实现模型的最大化复用。通过建立推进系统模型,本课题研究的仿真程序可以进行船舶推进系统的性能分析、电力推进系统的操作训练、也可以进行其他转速控制算法的研究。

关键词：船舶电力推进系统直接转矩控制船舶推进工况仿真仿真程序设计

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船舶电力推进系统能量管理策略研究

船舶电力推进系统能量管理策略研究

引用

作者：李明哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

船舶电力推进系统已成为国内外现代船舶动力装置的发展趋势。对产能及耗能装置进行统一调度、管理和控制的能量管理策略是船舶电力推进系统的关键技术之一,其性能优劣将直接影响船舶运行的经济性和安全性。因此,开展能量管理策略探究具... 详细信息

船舶电力推进系统已成为国内外现代船舶动力装置的发展趋势。对产能及耗能装置进行统一调度、管理和控制的能量管理策略是船舶电力推进系统的关键技术之一,其性能优劣将直接影响船舶运行的经济性和安全性。因此,开展能量管理策略探究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以中压直流船舶电力推进系统为研究对象,开展了能量管理策略相关研究,并进行了仿真验证。具体研究内容如下:(1)提出了船舶电力推进系统的配置方案,具有运行效率高、经济性好等特点;针对该配置方案,设计了低速、中速、高速的三种运行模式,较好地解决了船舶电力推进系统运行工况复杂性的问题;开展了能量管理系统机组调度、频率控制、电压控制、负载限制和重载访问等关键功能研究,为船舶电力推进系统能量管理策略研究提供技术基础。(2)基于系统能量流动的特点,根据船机桨工况配合原理,以最大功率输出为目标,确定了三种运行模式的航速范围及机组切换的功率阈值;为了保证系统的经济性及可靠性,设计了低速运行模式“固定可用功率”能量管理策略,中、高速运行模式“固定负荷率”能量管理策略。(3)针对船舶电力推进系统复杂化程度高的问题,采用模块化建模的思想,分别建立了柴油机和燃气轮机的原动机模型、整流发电机模型、电动机模型及船桨模型;并基于MATLAB/Simulink软件搭建了船舶电力推进系统的整体仿真模型,为能量管理策略的验证提供了仿真平台。(4)针对船舶电力推进系统的能量管理策略不同运行模式下的典型动态环节,分别开展了低速工况同容量柴油机发电机组、中速工况不同容量的柴燃发电机组和高速工况同容量的燃-燃发电机组三种运行模式的并网,解列,切换等动态过程仿真实验。仿真结果表明:本文提出的能量管理策略可实现机组管理的功能,调速率≤10%,稳定时间≤5s,满足《船舶电力推进系统技术条件》标准。

关键词：船舶电力推进系统能量管理策略模块化建模仿真验证

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船舶电力推进系统不同海况下控制策略的研究

船舶电力推进系统不同海况下控制策略的研究

引用

作者：汪桐萱哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

船舶电力推进系统具有经济性能好、易操纵、安全系数高等特点,主要由推进电机和螺旋桨负载两部分组成。永磁同步电动机的磁通密度高,动态性能好,所以通常采用永磁同步电动机作为推进电机。本文以电力推进的船舶为研究对象,对不同海况下... 详细信息

船舶电力推进系统具有经济性能好、易操纵、安全系数高等特点,主要由推进电机和螺旋桨负载两部分组成。永磁同步电动机的磁通密度高,动态性能好,所以通常采用永磁同步电动机作为推进电机。本文以电力推进的船舶为研究对象,对不同海况下的船舶电力推进系统控制策略进行研究。船舶运行是一个复杂连续的过程,本论文对不同海况下的船舶电力推进系统采用不同控制策略,最终使船舶在不同海况下平稳运行。首先,对船舶电力推进系统各模块进行仿真模型的建立,然后对螺旋桨特性进行分析,包括船桨相互作用、桨的敞水特性、进速比等,最后分析船舶运行的阻力以及船舶推进效率的问题。由于船舶运动是一个动态过程,本论文分别对轴、永磁同步电机、螺旋桨进行动态模型的建立,为不同海况控制策略的研究做准备。其次,针对平静海况下的船舶运动,采用了转速控制策略,永磁同步电机采用直接转矩控制策略。平静海况是指海面平静,螺旋桨全部浸没在海水里,桨叶之间无通风存在。此海况的控制目标是使螺旋桨最终输出的转速与给定的转速相等。直接转矩控制具有较高的动态响应,通过仿真结果的分析,验证了转速控制的实用性。再次,针对恶劣海况下的船舶运动,采用了一种类似于汽车-.&系统的抗过旋控制方法。恶劣海况是指海面存在浪、流和涌等恶劣条件,此时桨叶之间存在通风,会造成一定的推力转矩损失,因此船舶运动系统不稳定。为了降低转速和过大的推力转矩损失,引入了抗过旋控制策略。抗过旋控制包括负载转矩监测、损失估算以及通风检测部分,分别对它们进行数学模型的建立,最后进行仿真结果的分析,验证了控制策略的可行性。最后,研究了不同海况下的切换控制策略。本文采用了一种开关切换控制方法,使船舶在不同海况之间平稳切换。先对切换控制运行原理进行分析,再对切换器进行模型的建立,从而解决了不同海况之间的平稳切换问题。通过对仿真结果分析,表明切换控制策略的鲁棒性好,控制效果稳定。

关键词：船舶电力推进系统转速控制抗过旋控制切换控制不同海况

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船舶电力推进系统分布式仿真技术研究

船舶电力推进系统分布式仿真技术研究

引用

作者：姜思军哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着船舶工业的不断发展,电力推进以其诸多的优越性已成为船舶推进方式的重要发展方向,船舶电力推进系统的仿真已经日益成为各国研究的对象。迄今为止,绝大多数仿真软件都只能独立使用,不能实现互操作和重用,因此每开发一种仿真软件就... 详细信息

随着船舶工业的不断发展,电力推进以其诸多的优越性已成为船舶推进方式的重要发展方向,船舶电力推进系统的仿真已经日益成为各国研究的对象。迄今为止,绝大多数仿真软件都只能独立使用,不能实现互操作和重用,因此每开发一种仿真软件就会耗费很大的人力物力和时间,而且不利于维护。高层体系结构(High Level Architecture,HLA)是新一代分布式交互仿真(DIS)体系结构,为分布式仿真系统提供了一个通用的技术框架,其显著特点是可以提供各种仿真应用都可以用的、相对独立的服务程序,因此可以在利用网络进行大型联合仿真时,将仿真应用之间的通信、仿真功能以及仿真进程控制三者相分离,隐蔽其各自的细节,从而可以使开发者进行相对独立地开发,对各自领域的最新技术实现最大程度的利用,其根本目的是提高不同类型仿真应用的互操作性和仿真资源的可重用性。本文将高层体系结构技术应用于船舶电力推进系统的仿真中,将各项仿真任务分布到不同网络节点计算机上,实现了基于HLA的船舶电力推进系统的分布式仿真。本文在归纳总结船舶电力推进系统的基本原理和数学模型的基础上,经过对模型的简化,结合应用仿真软件Simulink搭建了船舶电力推进系统仿真模型,然后将船舶电力推进系统按分布式仿真分割成三个联邦成员仿真模型,分别为原动机及其调速系统仿真模型、由发电机及其励磁系统和推进电机组成的仿真模型、螺旋桨仿真模型。通过讨论及对比几种将Simulink模型改造成HLA联邦成员方法的优缺点后,决定采取用由MARLAB自带的模型实时代码生成工具RTW将上述三个联邦成员的Simulink模型转为C++代码,然后经过对Simulink模型和HLA时间运行框架比较以后,对生成的Simulink模型代码进行分析及局部修改使之符合HLA规则,对模型代码的修改分为两方面:一方面是对原模型的运行时间框架的修改,实现方法是构造一个仿真管理类SimulinkManager类,把main()函数去掉,将其内容拆分成模型初始化(MdlStart()),模型步长推进(MdlOutput(), MdlUpdate(), MdlDerivatives()循环),模型终止(MdlTerminate())三部分,并将这三部分功能分别封装到SimulinkManager类的几个成员函数中,另一方面是对原模型代码中与外界通信部分的修改,实现方法是构造若干个仿真模型类,将仿真模型类的某个属性与模型的某个输入或输出对应地相连接。通过这两方面的修改,即可以将Simulink模型改造成可基于HLA进行分布式仿真的联邦成员,最终实现船舶电力推进系统的分布式交互仿真。最后,将开发的联邦成员在pRTI1516软件平台上进行仿真,对原动机的输出功率、发电机的转速、推进电机的转速以及螺旋桨的阻力扭矩进行仿真实验并得出和分析了仿真结果。充分地体现了 HLA技术在船舶电力推进系统仿真中的可行性。

关键词：船舶电力推进系统 simulink模型分布式仿真 HLA联邦成员

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船舶电力推进系统数字化模型库设计研究

船舶电力推进系统数字化模型库设计研究

引用

作者：张少杰哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

目前船舶电力推进系统的数字化设计技术在国内基本空白,本文结合“面向综合电力推进系统仿真技术阶段研究”项目,开展船舶电力推进系统数字化模型库的设计研究,目的是构建数字化模型库的层次结构,初步实现数字化模型的搭建功能,为建立... 详细信息

目前船舶电力推进系统的数字化设计技术在国内基本空白,本文结合“面向综合电力推进系统仿真技术阶段研究”项目,开展船舶电力推进系统数字化模型库的设计研究,目的是构建数字化模型库的层次结构,初步实现数字化模型的搭建功能,为建立具有自主知识产权的船舶数字化设计平台奠定基础。本文的主要工作包括以下几个方面:首先,本文依据数字化模型库的主要功能和特点,设计了数字化模型库的总体方案,包括虚拟模型库、规范库、标准库和数据库,建立了它们之间的层次结构,重点对虚拟模型库的设计进行了说明,确定了与数据库连接的SQL Client模式和数据查询的模糊匹配模式;分析了规范库和标准库的功能,初步建立了其组织结构。其次,在综合研究了数字化模型库的具体功能后,确立了基于WPF(Windows呈现基础,Windows Presentation Foundation)结合Blend和SQL Server的开发环境,并简要介绍了各软件在本课题中的应用。然后,针对数字化模型库中数据库多连接查询优化(MJQO)问题进行了研究,介绍了蚁群算法在数据库查询中的应用,对传统蚁群算法进行了改进,将伪随机状态转移规则和局部信息素更新规则引入蚁群算法,提出了基于蚁群系统解决数据库多连接查询优化的方法,建立了MJQO的数学模型,将MJQO问题转化为类似典型TSP的问题,给出了基于蚁群算法对MJQO问题的解决方案的实现流程和步骤,并通过实验分析了不同参数对该算法求解性能的影响,并通过与遗传算法和Greedy算法的比较,表明蚁群算法在解决MJQO问题上有良好的特性。最后,编写了船舶电力推进系统数字化模型库软件,重点介绍了数字化模型库的开发过程,其基本的功能包括用户管理、模糊查询、文件管理、远程访问、模型操作等。建立了一个基础的系统框架,2D模型能在不同的界面之间交互,通过对模型拖动、移动、缩放和旋转等一般操作,可以搭建一个由2D模型连接成的船舶电力推进系统,直观地呈现模型之间的连接,初步实现了数字化模型库的开发。编写的规范库和标准库存储与船舶电力推进系统数字化设计的相关内容,目前提供查询、修改、添加、删除等基础的功能,方便用户编辑信息。

关键词：船舶电力推进系统数字化模型库 WPF 多连接查询优化蚁群算法

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船舶电力推进系统谐波检测算法的研究与实现

船舶电力推进系统谐波检测算法的研究与实现

引用

作者：刘辉大连海事大学

学位级别：硕士

船舶电力推进技术的广泛应用得益于电力电子及自动化技术的快速发展,但各种非线性电力电子器件的使用,给船舶电力推进系统带来了大量的谐波,导致电气设备过热,可靠性降低,严重时甚至影响船舶的安全航行,因此谐波问题亟待解决。准确地检... 详细信息

船舶电力推进技术的广泛应用得益于电力电子及自动化技术的快速发展,但各种非线性电力电子器件的使用,给船舶电力推进系统带来了大量的谐波,导致电气设备过热,可靠性降低,严重时甚至影响船舶的安全航行,因此谐波问题亟待解决。准确地检测谐波是治理谐波的前提和依据,具有重要的意义。傅里叶变换是经典的谐波分析方法,本文首先对基于快速傅里叶变换的谐波检测算法进行了深入的研究。快速傅里叶变换在运算量及运算速度上有着其他算法无法比拟的优势,但是在非同步采样时存在频谱泄漏和栅栏效应,并且传统快速傅里叶变换不能准确检测间谐波,常用的加窗插值算法计算量也较大。针对以上不足,本文提出四项Nuttall窗插值傅里叶变换方法。该方法具有谐波分析精度高且计算量小的优点,适于在工程实际中应用。其次本文设计了以DSP为核心的电能质量监测装置,详细介绍了硬件电路的功能及组成,核心处理器选用TI公司的TMS320F28335,可满足高速处理复杂算法的要求。采样芯片选用ADI公司的AD7606,可同时对8路通道进行高速采样。选用CCS3.3软件平台,采用模块化程序思想,通过C语言编程完成主程序及各子程序的编写,配合硬件平台能完成数据的采集处理,谐波含量的计算,基本电力参数的计算等功能。在实验室条件下,完成了各硬件电路的测试,并成功将四项Nuttall窗插值傅里叶变换算法在电能质量监测装置硬件中实现。测试结果表明,整个系统能准确地测量各种工况下的电力参数及谐波和间谐波含量,并兼具实时性。

关键词：船舶电力推进系统谐波检测加窗FFT DSP实现

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船舶电力推进系统故障诊断方法研究

船舶电力推进系统故障诊断方法研究

引用

作者：赖永发武汉理工大学

学位级别：硕士

随着永磁材料与先进控制技术的发展,以永磁同步电机作为推进电机的船舶电力推进系统已经广泛的应用于各种类型的船舶中。船舶电力推进系统是船舶的核心组成部分,其稳定运行关系到船舶的安全航行以及船上工作人员的安危。因此,对电力推... 详细信息

随着永磁材料与先进控制技术的发展,以永磁同步电机作为推进电机的船舶电力推进系统已经广泛的应用于各种类型的船舶中。船舶电力推进系统是船舶的核心组成部分,其稳定运行关系到船舶的安全航行以及船上工作人员的安危。因此,对电力推进推进系统故障进行精准定位和排查对船舶的安全航行来说有极其重要的现实价值。本文以船舶电力推进系统中的常见故障作为研究对象,在Maxwell、Simplorer和Simulink仿真平台上搭建船舶电力推进系统正常及故障仿真模型,并获得原始故障数据,利用搭建的故障诊断模型对故障数据进行故障分类诊断。根据上述思路,本文做了如下研究:首先,研究船舶电力推进系统的工作原理,在此基础上,以“烟大轮”作为母型船,根据其船桨参数和以及永磁电机参数,在Maxwell、Simplorer和Sinulink仿真软件上搭建船电力推进系统仿真模型,以不同工况运行仿真模型,分析所建模型的合理性。其次,对船舶电力推进系统常见的故障机理进行深入分析,如:逆变器开关管开路、推进电机退磁、推进电机匝间短路、推进电机相间短路以及螺旋桨缠绕故障。在前面仿真模型的基础上搭建不同故障及其不同程度的17种故障仿真模型,故障数据用于后文的实验,并用FFT频谱方法分析故障模型的正确性。然后,建立特征提取模型,研究故障诊断中常用的特征向量提取方法:小波变化和小波包变换,由于小波包变换的在高频段频细分能力的优点,选其作为特征提取的方法,并针对小波包基选取随机盲目的缺点,利用最小信息熵的方法进行优选。故障数据经过优选小波包提取特征向量后,利用LDA降维算法实现特征样本的降维,用简单分类器验证特征提取过程的可行性。最后,研究BP神经网络和支持向量机(SVM)算法原理,在Matlab软件上搭建两者的算法模型,通过研究SVM可知其传统参数选取具有很大的盲目性,对此,应用GS、GA和PSO对SVM进行参数选优,通过诊断结果对比所建模型的优劣。

关键词：船舶电力推进系统故障诊断小波包降维支持向量机

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船舶电力推进系统的建模及仿真研究

船舶电力推进系统的建模及仿真研究

引用

作者：乔睿博中国舰船研究院

学位级别：硕士

在船舶电力推进技术的研究过程中,对船舶电力推进系统进行建模仿真具有降低试验成本,提高试验效率等重要意义。针对船舶电力推进系统仿真研究中存在的模型庞大而复杂,运行速度缓慢等问题,以某型船舶的双电机同轴联结形式的电力推进系统... 详细信息

在船舶电力推进技术的研究过程中,对船舶电力推进系统进行建模仿真具有降低试验成本,提高试验效率等重要意义。针对船舶电力推进系统仿真研究中存在的模型庞大而复杂,运行速度缓慢等问题,以某型船舶的双电机同轴联结形式的电力推进系统为研究对象,做出以下研究:首先分析某型船舶的电力系统结构;分别对发电机组中的原动机包括柴油机和燃气轮机及相应的调速系统建立数学模型和仿真模型;对十二相同步整流发电机及其励磁系统进行了分析并建立了数学模型和仿真模型;在Matlab/Simulink中将原动机的仿真模型和发电机的仿真模型组成发电机组仿真模型。对原动机调速系统的仿真模型和发电机组的仿真模型分别进行突加、突减负载的仿真,结合相关规范分析仿真响应,验证将本文搭建的原动机调速系统仿真模型和发电机组仿真模型用于某型船舶电力推进系统仿真研究的合理性。对某型船舶的电力推进部分,建立十二相异步电动机的数学模型,将坐标变换到两相旋转坐标系下,采用转子磁场定向的方法实现十二相异步电动机的控制,研究逆变器的结构及工作原理和SPWM调制方式,建立电机—逆变器的仿真模型,采用Matlab/Simulink中的受控电压源模块来等效逆变器部分以简化仿真模型从而缩短仿真时间,并验证其性能;分析同轴联结形式的双电机的转矩、功率关系,采用转速—功率下垂控制实现两台电机的负载功率调节,并通过起动仿真验证负载的功率分配效果。研究某型船舶的船桨特性,拟合螺旋桨的四象限工作特性曲线,建立螺旋桨仿真模型,研究船体阻力以及风、浪、流阻力并建立仿真模型,分析复杂海况对该型船舶的影响,在MATLAB/Simulink仿真平台上搭建完整的船阻力—电机—船桨匹配模型。将建立的各部分仿真模型组成船舶电力推进系统的完整仿真模型,分别对静水海况和复杂海况下转速模式的直接起动方式和恒功率模式的起动方式进行仿真,研究其航速、转速、功率、推力、转矩等特性,总结相关规律,提出一种转速分段的起动方式,验证仿真结果,给出不同工况下适用的船舶起动方案。

关键词：船舶电力推进系统同步整流发电机十二相异步电动机螺旋桨

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船舶电力推进系统故障诊断技术研究

船舶电力推进系统故障诊断技术研究

引用

作者：毛文娟哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着永磁同步电机进入实用阶段，船舶电力推进系统技术得到了快速的发展。作为船舶的重要组成部分之一，电力推进系统能否正常运行对船舶的运行安全和战斗保障来说具有十分重大的意义。因此，如何快速精确的对船舶电力推进系统发生的故... 详细信息

随着永磁同步电机进入实用阶段，船舶电力推进系统技术得到了快速的发展。作为船舶的重要组成部分之一，电力推进系统能否正常运行对船舶的运行安全和战斗保障来说具有十分重大的意义。因此，如何快速精确的对船舶电力推进系统发生的故障进行诊断和检修，就成为船舶维护的重要内容之一。由于故障诊断是一种可以降低损失、增加经济效益的技术，所以它已经被广泛的应用在各个领域行业中。但是对于船舶电力推进系统而言，由于它的发展还不是很成熟，国内外对其故障诊断技术的研究都很少，所以对船舶电力推进系统故障诊断技术进行研究具有十分重要的现实意义和实用价值。本文在课题的研究过程中所做的工作主要包括以下几个方面：（1）对船舶电力推进系统整体的组成结构和功能进行了分析，简要介绍了船舶电力推进系统的各组成模块结构以及工作原理。对系统各主要组成部分的故障现象与特点进行详细分析，将故障树分析法和专家系统相结合来完成对系统的故障诊断，同时建立了船舶电力推进系统故障诊断系统的总体结构框架。（2）对故障树的基本概念、建树原则和步骤进行了简单描述，建立船舶电力推进系统的故障树模型。针对系统常见故障所具有的特点，采用了故障树分析法与层次分析法相结合的方法来计算故障树中基本事件的权重值，从而形成带权重的智能故障树，为故障原因排除的先后顺序提供依据。（3）建立了基于故障树-专家系统的船舶电力推进系统故障诊断系统。采用产生式表示法从船舶电力推进系统故障树中提取故障诊断规则，建立故障诊断系统知识库。采用混合推理方式和广度与深度搜索策略相结合的方式来完成故障诊断系统推理机的建立。（4）针对传统的故障诊断系统缺乏自学习能力的缺点，利用BP神经网络技术对系统进行故障诊断的研究。通过故障诊断样本的训练与仿真，设计完成的BP神经网络用于船舶电力推进系统的故障诊断。（5）以某电力推进船舶为对象，对两种故障诊断系统的故障诊断能力进行仿真试验，仿真结果表明了设计的故障诊断系统具有很好的故障诊断能力，满足性能要求。

关键词：船舶电力推进系统故障诊断故障树专家系统神经网络

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船舶电力推进系统建模与稳态分析

船舶电力推进系统建模与稳态分析

引用

作者：王富田哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

当前世界能源越来越少,人们对环保意识越来越高,电力推进也越来越备受关注。与传统的船舶动力推进方式相比,电力推进方式无论从能耗还是环保方面都有明显的优势,这也成为海内外船舶生产商关注重点。研究船舶电力推进系统建模与仿真分析... 详细信息

当前世界能源越来越少,人们对环保意识越来越高,电力推进也越来越备受关注。与传统的船舶动力推进方式相比,电力推进方式无论从能耗还是环保方面都有明显的优势,这也成为海内外船舶生产商关注重点。研究船舶电力推进系统建模与仿真分析,利用计算机上实现对系统稳态和暂态的仿真分析,再现系统运行规律,这对船舶电力推进系统研究设计具有深远的意义。本文通过船舶电力推进系统的研究,分析各个模块的组成并建立相应的数学模型。对典型工况进行稳态分析以及各个工况之间过渡过程的动态分析。本文的主要工作如下:1)选取145m甲板驳船,剖析其电力推进系统的组成,以及工作方式。建立完善的系统模型库,力求覆盖整个船舶电力推进系统的主要电气设备。包括柴油机及其调速系统、发电机及其励磁系统、配电系统、变电系统、电动机、螺旋桨等。应用Microsoft Visual Studio2010撰写程序,结合已有的仿真平台并利用MFC的可封装技术对每一个元件建立相应的数学模型。2)结合145m甲板驳船的系统结构以及负荷分配表,在船舶电力系统仿真平台上搭建系统结构图,应用网络拓扑分析技术对整个系统的各个节点及拓扑结构的信息进行储存,利用负荷分配表中的数据计算各个节点及支路信息,建立稳态分析的数学模型。应用牛顿拉夫逊法求解不同工况下各个节点的电压、功率分配以及支路的电流、并根据功率守恒和机械平衡定律求取螺旋桨的稳态转矩。并与成熟软件进行对比,验证仿真软件的有效性和计算结果的正确性。3)根据所建立的仿真模型,选用四阶龙格-库塔法作为求解微分方程组的算法,通过有效的接口技术结合数据库技术的应用,可以完成系统的暂态仿真分析。根据稳态计算的结果研究船舶电力推进在启动、制动、加速减速等状态之间的暂态过渡过程。在这里主要研究的是根据螺旋桨工作状态来反映不同的工况,进而研究电动机的负载的变化对整个船舶电力系统的影响。4)加入智能控制算法,利用PSO优化算法对原动机调速系统中的控制器参数进行整定,求取一组最优的控制参数组合。最后通过与成熟软件进行对比,验证了所数学模型的准确性以及仿真软件的实用性。

关键词：船舶电力推进系统稳态分析暂态分析四阶龙格-库塔法 PSO

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