船舶电力系统的建模与仿真_潘昕

文献综述电气工程及其自动化基于MATLAB/simulink的船舶电力系统建模与故障仿真前言船舶电力系统是一个独立的、小型的完整电力系统，主要由电源设备、配电系统和负载组成。

船舶电站是船上重要的辅助动力装置，供给辅助机械及全船所需电力。

它是船舶电力系统的重要组成部分，是产生连续供应全船电能的设备。

船舶电站是由原动机、发电机和附属设备（组合成发电机组）及配电板组成的。

船舶电站运行的可靠性、经济性及其自动化程度对保证船舶的安全运营具有极其重要的意义。

船舶电力系统，作为一个独立的综合供电网络，既与陆上的大型供电网络有本质区别，又与由独立推进电站向推进电动机供电的情况不同。

首先，船舶电力系统的电源和负载具有可比性，一般来说，船舶推进功率通常占供电网络总功率的60%-70%甚至更大，这对负载和电源的管理、系统组成、配置以及运行控制和调度提出了更高的要求。

其次，在船舶电力系统中，以电力变换器与交流推进电动机的技术组合为核心的交流化技术得到了广泛的应用，而由此带来的电力谐波污染间题、变换器与电源以及传动系统之间的相互作用等问题，目前还缺乏有效的评估手段[1]。

船舶电力系统的建模方法有物理建模，数学建模，模块化建模。

常用的建模软件有matlab、lingo、Mathematica和SAS等。

MATLAB已经成为国际上最流行的科学计算与工程计算的软件工具，有人称它为“第四代”计算机语言，MATLAB 软件主要是由主包、Simulink和工具箱三大部分组成。

船舶电力系统的故障类型有短路，断路等故障。

船舶电力系统建模方法文献[2]采用了数学建模方法,根据柴油发电机组的动态特性,研究了船舶电力系统模型的结构和原理,建立了船舶电力系统模型,该系统可以仿真船舶电力系统的许多运行工况。

给出了发电机组正常起动过程和滑油泵、侧推器先后起动时滑油泵电缆发生三相接地故障的仿真过程,对电力系统的参数整定和安全策略的选取有一定的参考价值。

船舶应急电力系统建模与仿真研究的开题报告一、选题的背景和意义船舶电力系统可以说是船舶的“血液”，决定了船舶的动力性能和设备运行状态。

在船舶航行时，出现电力系统故障将导致船舶停航，严重影响航行安全和船舶的正常运营。

因此，船舶应急电力系统的建设和完善显得尤为重要。

船舶应急电力系统指在主电力系统操作失效时，保持航行安全和设备运行的系统。

应急电力系统的稳定性和可靠性是其设计和建造的重要目标。

随着电子技术的不断发展，近年来出现了一些新型应急电力系统，比如燃料电池、超级电容器和新型储能技术等，它们具有较高的能量密度和循环寿命，可以为应急电力系统的设计和开发提供更多的选择。

本研究旨在对船舶应急电力系统进行建模与仿真，分析其稳定性、可靠性和工作效率，为船舶应急电力系统的设计和开发提供理论依据和技术支持。

二、论文的主要内容和研究方法（一）主要内容1.船舶应急电力系统的概述。

介绍船舶应急电力系统的定义、分类和基本原理，分析其在保障船舶航行安全和设备运行方面的重要意义。

2.船舶应急电力系统建模与仿真。

采用Matlab/Simulink等软件对应急电力系统进行建模和仿真，分析其工作原理和性能特点，考虑系统中关键元器件的影响和交互作用。

3.应急电力系统稳定性分析。

基于稳态和暂态模拟，研究应急电力系统的稳定性，分析其负载容量、电压稳定度和频率响应等关键参数，评估系统的稳定性和可靠性水平。

4.应急电力系统优化设计。

通过仿真分析和实验，针对应急电力系统的弱点和缺陷进行优化设计，提高系统的稳定性和可靠性，降低系统的成本和能耗。

（二）研究方法1.文献资料法。

查找有关船舶应急电力系统建模与仿真方面的文献和资料，了解目前国内外的研究进展和成果。

2.数学模型法。

基于电气原理和控制原理，建立船舶应急电力系统的数学模型，分析系统的稳态和暂态性能。

3.仿真实验法。

采用Matlab/Simulink等软件对船舶应急电力系统进行仿真，得到系统的关键参数和性能指标，评估系统的稳定性和可靠性水平。

第42卷第2期　2008年2月上海交通大学学报J OU RNAL OF SHAN GHA I J IAO TON G UNIV ERSIT YVol.42No.2　Feb.2008　收稿日期:2007208224基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金(20030151005)资助项目作者简介:李东辉(19702),男,陕西人,博士生,讲师.研究方向为船舶电力系统建模与仿真.张均东(联系人),男,教授,博士生导师,电话(Tel.):0411284726338;E 2mail :zhjundong @. 文章编号:100622467(2008)022*******教学实习船电力系统建模与仿真李东辉1,2,　张均东1,　何治斌1(1.大连海事大学轮机工程学院,大连116026;2.大连交通大学电气信息学院,大连116028)摘　要:为了提高教学实习船电力系统仿真器的动态仿真精度,考虑同步发电机的定子暂态和转速变化,改进同步发电机的数学模型,建立了包括柴油机、自动调压器、同步发电机、调速器以及动态负荷的教学实习船的电力系统动态模型.基于Matlab 的Simulink 组件,根据拖轮的数据,对电力系统的动态性能进行仿真研究.通过对比拖轮的实测波形与仿真波形,验证了该动态模型与仿真是正确和可靠的,该模型已用于教学实习船电力系统的建模与仿真.关键词:船舶;电力系统;动态模型;仿真;同步发电机中图分类号:TP 391.9 文献标识码:AModeling and Simulation of the Power Systemon Practice Teaching ShipL I Dong 2hui1,2,　Z H A N G J un 2don g 1,　H E Zhi 2bi n1(1.Marine Engineering College ,Dalian Maritime U niversity ,Dalian 116026,China ;2.School Electricity and Information Engineering ,Dalian Jiaotong University ,Dalian 116028,China )Abstract :Mat hematic model of synchronous generator was amended to consider t ransient t he state of stator and t he speed of rotor ,so t hat t he dynamic simulation precision of t he power system simulator on practice teaching ship was enhanced.A dynamic model for t he power system in practice teaching ship was presented and t he model includes diesel engine ,automatic voltage regulator (AV R ),synchronous generator ,speed regulator and dynamic loads.It is based on t he simulink of t he Matlab.According to t he data f rom t he t ugboat ,t he dynamic characteristics of t he power system were simulated and st udied.Cont rasting t he p ractical grap hs of t he power system wit h t he simulated ones ,it is proved t hat t he dynamic system model and simulation are correct and reliable ,and t he model has been used to simulate t he power system on t he p ractice teaching ship.Key words :ship ;power system ;dynamic model ;simulation ;synchronous generator 随着远洋运输事业的快速发展,船舶电力系统的单机和电站容量不断增大,船舶供配电系统控制与管理的复杂程度和自动化程度越来越高,进行大型船舶电力系统的分析与研究具有重要的意义.船舶电力系统是独立电力系统,其核心是柴油发电机组,系统负荷的种类比较多,动态变化范围比较大,系统的动态过程变化复杂.其动态特性主要取决于柴油发电机组与负荷的共同作用[123].目前,很多文献在无限大电网的研究基础上,普遍采用了同步发电机的降阶简化模型,常常忽略了定子暂态和转速变化,虽然方便了对大容量的陆地电力系统的稳态分析,但在突加和突卸负荷时引起一定的计算误差[4,5].对于船舶电站这种独立电力系统,在突加和突卸负荷时引起的计算误差更大,采用降阶简化模型的动态仿真已经不能反映电力系统的实际运行状况.本文针对这一问题,采用新的同步发电机7阶模型,结合柴油机、负荷等模型进行建模与仿真研究.在大连黑嘴子码头,对某拖轮的64kW 发电机组,在启动、加卸载、停机各工况下测试实际电压、负荷电流和频率变化波形.对比验证波形,发现仿真波形与实际波形相当吻合,结果令人满意.1　电力系统的动态仿真模型1.1　电力系统的总体模型船舶电力系统的总体模型如图1所示.其中,励磁控制系统检测发电机端电压和电枢电流控制励磁电压以保持端电压稳定;调速器则按照转矩与转速的变化规律调节柴油机喷油量来保证柴油机转速恒定,最终使发电机的电压频率稳定.图1　船舶电力系统总体模型Fig.1　Overall model of power system in ship1.2　柴油机及调速器模型柴油机是驱动发电机运转的原动机,本文中柴油机与其油门执行器的组合采用二阶环节进行建模,模型由连续系统模块集进行建模,系统模型如图2所示.图中,参考转速与柴油机实际转速比较后送入主控制器,与放大单元构成了比例微分加二阶惯性环节的控制单元,通过调节柴油机油门执行器起到转速调节作用.柴油机输出转速通过积分单元转换为转矩,该转矩通过机组延时后再与乘法器的转速信号相乘得到机械功率信号,发电机在该机械功率的驱动下发出电磁功率.该调节系统对发电机被控对象的控制形成转速闭环负反馈,最终起到PID 调节作用.图2　柴油机及调速器模型Fig.2　Model of diesel and governor1.3　同步发电机模型1.3.1　同步发电机的理想化假设[6](1)三相完全对称,对空间纵轴及横轴而言,发电机转子在结构上是完全对称的.(2)发电机定子的3个绕组的位置在空间上相差120°电角度,3个绕组在结构上完全相同.它们均在气隙中产生正弦形分布的磁动势.(3)发电机磁铁部分的磁导率为常数,即忽略磁滞、磁饱和的影响,也不考虑涡流及集肤作用等的影响.(4)定子及转子的槽及通风沟等不影响发电机定子及转子的电感,即认为发电机的定子及转子具有光滑的表面.同步发电机基本方程的推导即基于上述理想发电机的假定.当要考虑定子暂态、转速变化等因素影响时,则要对基本方程作相应的修正[7,8].1.3.2　新的同步发电机7阶数学模型:　d i q d t =e ″d +((X ″q -X ′q )-τ″q 0(R a +R e ))i q τ″q 0(X e +X ″q )+ωe ″q +(X ″d +X e )ωi dX e +X ″qd i d d t =e ′q -e ″q +[(X ″d -X ′d )-τ″d 0(R a +R e )]i dτ″d 0(X e +X ″d )+ωe ″d +(X ″q -X e )ωi q X e +X ″d τ′d 0d e ′q d t =u f -X d -X ″d X ′d -X ″d e ′q +X d -X ′dX ′d -X ″d e ″q　τ″d 0d e ″qd t=-e ″q +e ′q -(X ′d -X ″d )i d　τ″q 0d e ″d d t =-e ″d +(X q -X ″q )i q　τJ d ωd t=T m -[e ″q i q +e ″d i d -(X ″d -X ″q )i q i d ]-μ(ω-1)　dδd t=ω-1191　第2期李东辉,等:教学实习船电力系统建模与仿真 式中:e ″d 、e ″q 分别为d 、q 轴次暂态电势;e ′q 为q 轴暂态电势;i q 和i d 分别为定子电流的q 、d 轴分量;ω为同步发电机的电角速度;δ为发电机转子q 轴与以同步速度旋转的系统参考轴之间的电角度;X ″d 、X ″q 分别为d 、q 轴次暂态电抗;X ′d 、X ′q 分别为d 、q 轴暂态电抗;τ″d 0、τ″q 0分别为d 、q 轴开路次暂态时间常数;τ′d 0为d 轴开路暂态时间常数;τJ 为发电机组的惯性时间常数;R a 为定子绕组的电阻;T m 为柴油机的转矩;μ为发电机转子的风阻系数;u f 为发电机的励磁电压;R e 、X e 分别为负荷模型的电阻和电抗.e ″d 、e ″q 、e ′q 、i q 、i d 、ω和δ为7个状态变量.式中发电机参数可以通过试验进行参数识别.考虑上述数学模型,基于Matlab 中的Simulink 组件,搭建如图3所示的发电机仿真模块.图3　基于simulink 构成的发电机仿真模块Fig.3　Simulation model of generator based on simulink1.4　励磁系统模型本文的励磁系统模型方框图如图4所示.模型由Simulink 组件中的连续系统模块集进行建模[9,10].其中:u r 为电压设定参考值;u d 和u q 分别为发电机d 轴和q 轴的电压值;u s 为接地零电压;i abc 为定子三相电流;E d 、V t 为比例与饱和器的输入;u l 为励磁机的励磁电压.图4　励磁系统仿真模块Fig.4　Simulation model of excitation system1.5　负荷模型根据动态特性,负荷总体上分为三大类:感应电动机负荷、静负荷和无功功率补偿负荷.船舶电力系统是一个独立的电力系统,负荷变化对电力系统的稳定影响很大[11,12].从发电机输出端向外等效的原理出发,本文根据负荷的特性、有功功率和功率因数将船上的负荷模拟为三类等值阻抗函数.负荷模型的电阻和电抗变量包含在发电机的数学模型中.2　仿真与实测的对比分析2.1　突加、突卸负荷过程实测与仿真图图5为电压、负荷电流、频率实测与仿真曲线.……实测,———仿真图5　电压、负荷电流及频率实测与仿真曲线对比Fig.5　Comparison of curves with test and simulation forvoltage ,current and frequency2.2　结果分析某拖轮上的交流同步发电机型号为T2H 264,额定功率为64kW ;额定功率因数为0.8;额定转速291上　海　交　通　大　学　学　报第42卷　1500r/min;三相交流电频率为50Hz;额定电压400V;额定电流116A.加载(启动压缩机)时,实测电压从410V突降至395V,然后在励磁调节作用下,3s后稳定在406V左右.卸载(关掉压缩机)时,电压从406V在2s内上升至417V,然后在励磁调节作用下,1s后稳定在415V. 加载时,实测负荷电流3s内从25.8A上升至158A,1s后稳定在57A左右.卸载时,1s内电流从54.5A降至25.8A.频率变化同时反映了转速的变化.加载时,电网频率在2s内从50.4Hz降至47.4Hz,然后稳定在49.5Hz.卸载时,频率在2s内从49.5Hz上升至51.1Hz,然后稳定在50.8Hz.对比仿真图和实测图,明显看出两者变化趋势一致,数值上非常接近.可以说明建模和仿真方法是正确的.3　结　论(1)拖轮电网的电压、电流及频率仿真波形基本符合各自的实测波形,证明了文中所述的建模与仿真方法正确.(2)文中所述的电力系统数学模型已应用到教学实习船电站模拟器建模与仿真中,作为以C语言开发的人机交互软件的内嵌模型,向仿真软件提供所必需的动态参数.参考文献:[1]　施伟锋,郑华耀.船舶自动化电站系统仿真[J].系统仿真学报,2003,15(9):1249-1252.SHI Wei2feng,ZH EN G Hua2yao.Marine automaticelectric power station system simulation[J].Journalof System Simulation,2003,15(9):1249-1252. 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船舶推进系统的建模与仿真1. 引言船舶在现代社会中扮演着重要角色，承担着贸易、运输和旅游等任务。

船舶推进系统作为船舶的核心部件之一，其性能的优化对船舶的航行效率和安全都至关重要。

为了改善船舶推进系统的设计和优化过程，建立船舶推进系统的模型并进行仿真成为一种重要的方法。

2. 船舶推进系统的基本组成船舶推进系统由推进器、发动机、传动装置和控制系统等组成。

推进器主要包括螺旋桨、喷水推进器和水喷射推进器等类型。

发动机则包括内燃机、涡轮机和电动机等。

传动装置用于传递发动机产生的动力，通常包括传动轴、齿轮箱和联轴器等。

控制系统则用于控制船舶推进系统的运行状态，包括油门控制、转向控制和速度控制等。

3. 船舶推进系统的建模方法为了研究船舶推进系统的性能，建立准确的模型是必要的。

船舶推进系统的建模方法可以分为理论建模和实验建模两种。

- 理论建模理论建模是通过对船舶推进系统的物理原理和动力学方程进行分析，建立数学模型。

例如，对于螺旋桨推进系统，可以基于流体动力学原理建立相应的力学模型，以描述推力和效率等参数与转速、螺旋桨几何形状之间的关系。

- 实验建模实验建模是通过实际的试验数据和观测结果，通过拟合曲线或统计方法建立模型。

实验建模可以提供更加真实的系统特性，但也受到实验条件和测量误差等因素的影响。

4. 船舶推进系统的仿真方法船舶推进系统的仿真是基于建立的模型进行计算和模拟，以评估不同工况下的系统性能。

船舶推进系统的仿真方法包括数值仿真和物理仿真。

- 数值仿真数值仿真是利用计算机数值计算方法，对船舶推进系统的模型进行求解和分析。

通常，通过将船舶推进系统的数学模型转化为计算机可处理的方程组，利用数值算法进行求解，得到系统在不同工况下的性能指标，如推力、功率和效率等。

- 物理仿真物理仿真则是通过建立实际的物理模型，采用实物装置进行推进系统的测试和验证。

通过改变实际系统的工作条件，观察和记录不同参数的变化，以验证数值模型的准确性和可行性。

船舶工程技术系统设计建模和仿真技术船舶工程技术系统设计建模和仿真技术是现代船舶设计与建造领域中的一项重要技术。

通过采用计算机辅助设计和仿真技术，可以有效提高船舶建造过程中的效率和质量，同时减少成本和资源投入。

本文将对船舶工程技术系统设计建模和仿真技术进行详细探讨，并介绍其在船舶建造领域中的应用。

一、技术原理和方法在船舶工程技术系统设计建模和仿真技术中，主要涉及到以下几个方面：1.1 船舶系统建模船舶系统建模是指将船舶系统的各个组成部分进行抽象化，通过数学模型的方式进行描述和分析。

这些组成部分包括船体结构、动力系统、工艺装备等。

通过建立准确的数学模型，可以对船舶系统的性能进行评估和优化。

1.2 仿真技术仿真技术是指利用计算机进行虚拟实验，模拟船舶在不同工况下的运行情况，并通过仿真结果进行评估和优化设计。

通过仿真技术，可以减少试验的时间和成本，提高设计的可靠性和精度。

二、应用案例以下是几个船舶工程技术系统设计建模和仿真技术在船舶建造领域中的应用案例：2.1 船体结构设计利用船舶工程技术系统设计建模和仿真技术，可以对船体结构进行设计和优化。

通过建立船体结构的数学模型，并结合材料力学和结构强度分析，可以评估船体结构的强度、刚度和稳定性，并进行结构优化，从而提高船舶的安全性和航行性能。

2.2 船舶动力系统设计船舶动力系统是船舶的核心部分，对船舶的推进性能和能效具有重要影响。

通过船舶工程技术系统设计建模和仿真技术，可以对船舶动力系统的工艺流程进行建模和仿真，从而评估动力系统的性能和工况下的能效，为船舶动力系统设计提供理论依据和参考。

2.3 装备安装和布置优化在船舶建造过程中，装备安装和布置是一个复杂而关键的环节。

通过船舶工程技术系统设计建模和仿真技术，可以对装备的安装位置、布局和连接方式进行优化设计。

通过仿真结果的分析和评估，可以选择最佳的装备方案，提高装备的可靠性和船舶的整体性能。

三、技术挑战和展望船舶工程技术系统设计建模和仿真技术在船舶建造领域中的应用已经取得了显著的成果。

船舶电站系统建模与仿真报告本文主要针对船舶电站系统的建模和仿真进行分析。

船舶电站系统是影响船舶运行的重要因素之一，其安全和可靠性对于船舶的运行具有重要的影响。

因此，建立船舶电站系统的模型以及实现仿真是非常必要的。

一、建模1.船舶电站系统船舶电站系统一般包括主机电站、辅机电站、起动电站、配电系统和控制系统。

其中，主机电站的主要功能是驱动船舶前进，辅机电站则提供帮助船舶完成其他工作的电力支持。

起动电站则用于启动发动机，配电系统则负责将电力供给到各设备中，控制系统则对系统进行监测和调整。

2.系统建模为了建立船舶电站系统的模型，需要对系统中的所有元件进行建模和分析。

首先，需要对主机电站的发动机进行建模和分析，分析其动力输出，燃料供给，冷却和润滑系统等方面的情况。

对于辅机电站中的元件，同样进行建模和分析，例如空调、泵、压缩机、水剂供应、高压气体系统，发电机、电池等。

同时，配电系统也需要进行建模，包括配电板、开关和配电盒等元件。

最后，控制系统也需要进行建模，分析其监测和控制的方式，以及控制面板的布局等。

二、仿真1.建立仿真模型建立船舶电站系统的仿真模型，可以使用MATLAB等仿真软件完成。

首先在仿真软件中导入电站系统的模型，配置各元件和其相应的参数，并设置仿真界面。

随后，设置系统运行的初始状态和环境条件，例如电池电量、燃油量、海况、风速等。

然后，应用相应的控制策略，调节各元件的工作状态，实现对船舶电站系统的仿真。

2.仿真实验仿真实验的主要目的是对电站系统的稳定性、安全性和可靠性进行评价，以及避免在实际运行中出现故障或失控等情况。

在仿真实验中，需要测试电站系统在不同的负载、环境条件和操作状态下的稳定性和工作效率。

因此，应设置多组实验模拟，模拟不同的工作条件，在模拟实验中反复测试电站系统的运行情况，从而进一步优化控制策略，提高系统的安全性和可靠性。

综上所述，船舶电站系统的建模和仿真可以有效地提高电站系统的安全和可靠性，为船舶的运行提供更好的支持。

摘要二十世纪以来，随着现代电力电子技术持续发展，电力推进技术发展已越来越成熟。

相比于传统内燃机直接带动螺旋桨的推进方式，电力推进方式优势更加突出。

在当前节能减排的大环境下，优化船舶电力推进系统以提高其运行效率已成为当今热门话题，也使得电力推进技术未来的发展方向更加偏重于此。

针对电力推进系统的建模并进行仿真实验研究，深入分析系统工作过程各种电气量的暂态值，有利于我们更好的掌握系统内在的规律以及船舶操作系统准则。

本文旨在对电力推进系统模型做优化分析，首先建立电力推进系统数学模型，对模型进行一定的验证试验后，包括典型故障与谐波分析，随后对推进电机效率以及功率分配进行优化。

首先，针对电力推进系统进行数学建模，并将各个模块进行整合得到整个系统的大模型；进行了电网谐波的分析以及典型故障实验，分析了本文所采用的12脉波整流方式对整个船舶电网的影响，从总谐波畸变率的大小来验证船舶电网的合格与否，从而为接下来的仿真提供理论基础；针对电网中存在的基本故障，例如单相接地短路、三相短路以及并车失败等典型故障进行了实验仿真，得到了系统在出现故障时的一些基本特性及动态特性，揭示了电网系统内在的规律。

其次，针对推进电机运行效率的问题，本文提出在原有的电机等值电路图中加入铁损分量。

由于无功功率主要消耗在建立变磁场和感应磁通的过程，所以与励磁电流有关；而有功功率主要消耗在能量转换的过程中，因此主要与转矩电流分量有关，其余能量转换成热量散发掉，所以产生铁损和铜损。

将无功功率用励磁电流分量来表述，有功功率用转矩电流和铁损分量之和来表述，定义两者的比值为功率匹配比。

不同工况下电机功率匹配比值不同，因此导致电机损耗也不同。

因此本文采用数值计算方法寻找效率最优比值，揭示了在传统的矢量控制方式下，电机可以达到更加节能的效果，从而提出了电机最小损耗控制策略。

经仿真测试结果显示，电机在最优效率控制下的运行效率明显高于传统矢量控制的方法，且动态性能良好，同时具备了良好的静态性能和动态性能。

基于Simulink的船舶电力系统仿真研究
侯新国;潘昕;冯源
【期刊名称】《计算技术与自动化》
【年(卷),期】2016(35)1
【摘要】针对传统用C++语言编写船舶电力系统模型的方法较为复杂的特点,将Simulink仿真与C++语言相结合,建立船舶电力系统基本模型.根据Simulink仿真发电机模块与算法的特点,结合模拟训练中实时性的要求,对基本模型进行改进,构建两种适用于不同算法的船舶电力系统仿真模型.仿真结果表明,定步长算法下的仿真模型可满足模拟训练实时仿真的要求;变步长算法下的仿真模型结合多项式拟合算法,可得到与实时仿真基本相同的结果.因此,两神仿真模型均适合于基于模拟训练的船舶电力系统.
【总页数】4页(P18-21)
【作者】侯新国;潘昕;冯源
【作者单位】海军工程大学电气工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电气工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电气工程学院,湖北武汉430033
【正文语种】中文
【中图分类】TP183
【相关文献】
1.基于Simulink的电力系统仿真研究 [J], 张惠萍
2.基于直流电网的船舶电力系统仿真研究 [J], 张鹏;石媛
3.基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究 [J], 程垠钟;李莉红;晏阳;杜剑维
4.基于Simulink的船舶电力系统仿真研究 [J], 王思征;周生海;万晓光;宋江山;学小龙
5.基于Simulink的电力系统仿真研究 [J], 周强
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基于Modelica的船舶直流区域配电系统建模与仿真
孔昕;潘琼文;徐纪伟;王孙清
【期刊名称】《船电技术》
【年(卷),期】2024(44)6
【摘要】直流区域配电网具有结构简单、可靠性高和线路损耗较小等优点,但其复杂的拓扑结构、多变的运行工况和结构的高度电力电子化等特点给其稳定运行带来了挑战。

本文以船舶直流区域配电系统为研究对象,采用模块化建模方法,对船舶直流区域配电系统进行合理划分,基于多领域统一建模Modelica分区域建立了配电模型自下而上建立了直流变换电源模型、单相逆变电源模型、三相逆变电源模型等电力变换模型,构建了基于Modelica的某船舶直流区域配电系统模型。

【总页数】6页(P57-61)
【作者】孔昕;潘琼文;徐纪伟;王孙清
【作者单位】中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室;深海技术科学太湖实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U665.1
【相关文献】
1.船舶区域配电系统建模与故障仿真分析
2.基于直流区域配电的船舶综合电力系统分析及智能保护方式研究
3.基于直流区域配电的船舶综合电力系统分析及智能保
护方式研究4.基于MAYR电弧模型的船舶直流配电系统熔断器仿真研究5.基于Modelica/MWroks的船舶电站控制系统建模与仿真研究
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大型轮机模拟器中船舶电力系统的建模与仿真
孙才勤;郭晨;史成军
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2009()11
【摘要】结合开发研制大型集装箱船舶轮机模拟器,建立了船舶电力系统的数学模型,包括发电机组模型、电压自动控制模型、负载模型和电站管理系统等模型。

采用了数学建模与物理操纵相结合的混合仿真技术,实现了具有良好人机交互界面的船舶电力仿真目标。

仿真结果表明,仿真数据和效果与实船情形相同或相似,该系统同时可实现400多个故障模拟功能,并且已在国内外4台大型轮机模拟器上成功运行,取得了令人满意的培训效果。

【总页数】4页(P3251-3254)
【作者】孙才勤;郭晨;史成军
【作者单位】大连海事大学
【正文语种】中文
【中图分类】U665.1
【相关文献】
1.船舶电力系统燃气轮机组双机并联运行建模与仿真
2.现代集装箱船舶轮机模拟器主机仿真建模
3.大型集装箱船舶轮机模拟器主机标定工况仿真建模的研究及实现
4.大型船舶燃气轮机发电系统整体建模与仿真
5.大型船舶核汽轮机的建模与仿真
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基于SEDS的船舶电力推进系统的建模与仿真石一辉，闵勇，鲁宗相（清华大学电机系电力系统国家重点实验室，北京 100084）摘 要：船舶电力推进系统的建模与仿真是船舶综合电力系统设计的重点。

本文基于SEDS仿真平台建立了船舶电力推进系统的仿真模型，实现了船舶电力推进系统的数字化建模与仿真，并分析了电力推进系统的稳态、动态特性。

实船仿真算例验证了该仿真模型的正确性，为船舶电力推进系统的辅助设计奠定了基础。

关键词：SEDS；电力推进；直接转矩控制0引言上世纪80年代，随着电力电子技术和电机调速技术的发展，电力推进相对于机械推进在调速的快速性和精确度、操控的灵活性以及推进装置配置等方面的优势，使得船舶电力推进系统成为船舶动力系统的主要方式。

20世纪90年代，我国也开始对船舶综合电力系统展开了研究，并相继建成了多艘采用电力推进的民船。

现代船舶综合电力系统相对陆上电力系统而言是一个强耦合、快响应、电压和频率波动较大的系统。

船舶综合电力系统中推进器的运行更是一个复杂的非线性过程，短暂的暂态过程决定了在分析船舶电力推进系统的动态特性时要采用详细模型；多变的运行方式和快速响应的特点要求在仿真船舶电力推进系统的过程中要采用电磁暂态仿真软件。

SEDS (Shipboard Electromagnetic Digital Simulation)是我国自主开发的一套船舶电力系统电磁暂态仿真软件。

本文基于SEDS仿真平台，建立了船舶电力推进系统的仿真模型，并以国内某实船为例，仿真分析了船舶电力推进系统在加速、减速和进港停泊三种工况中的电气特性。

1船舶电力推进系统数学模型1.1船舶电站[1][2]船舶电站由原动机及其调速系统、同步发电机和励磁系统构成。

原动机及其调速系统采用传递函数表示，如图1所示。

图1.原动机及其调速系统同步发电机采用实用六阶模型，励磁系统采用IEEE Std 421.5[3]推荐的AC1A型交流励磁系统。

船舶电力系统的数学建模和鲁棒控制器设计
朱志宇;刘维亭
【期刊名称】《电机与控制学报》
【年(卷),期】2007(011)003
【摘要】为了提高船舶电力系统的稳定性,同时研究建立分散励磁式船舶电力系统数学模型的方法,以三台发电机并联运行的工况为例,考虑了发电机角速度、母线端电压以及电动机转子侧电流扰动等不确定性因素,以同步旋转坐标系为参考系分解,建立了解耦后的柴油发电机组、异步电动机、馈线、静态负载的数学模型.根据鲁棒控制理论,设计了船舶电力系统的H∞状态反馈控制器,并应用线性矩阵不等式求解了该控制器.仿真结果表明,当模型的各种扰动信号为脉冲信号时,系统响应能在较短的时间内收敛到0,稳定时间约为0.3s,表明所设计的控制器具有较好的实时性和较高的控制精确度.
【总页数】7页(P291-297)
【作者】朱志宇;刘维亭
【作者单位】江苏科技大学,电子信息学院,江苏,镇江,212003;江苏科技大学,电子信息学院,江苏,镇江,212003
【正文语种】中文
【中图分类】TP133
【相关文献】
1.分散励磁式船舶电力系统鲁棒控制器研究 [J], 朱志宇;陆南
2.数学建模竞赛培训和数学建模课程设计探讨 [J], 张深林
3.借助互联网教学,让数学建模课乘风飞翔——数学建模课《生活中的三角函数》教学设计 [J], 孙晓红
4.借助互联网教学,让数学建模课乘风飞翔——数学建模课《生活中的三角函数》教学设计 [J], 孙晓红
5.数学建模题目的四步法设计模式
——基于数学建模核心素养和高考要求 [J], 鲜红;王凡玲;韩志全
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基于Simulink的船舶电力系统仿真研究作者：侯新国潘昕 冯源来源：《计算技术与自动化》2016年第01期摘要：针对传统用C++语言编写船舶电力系统模型的方法较为复杂的特点，将Simulink仿真与C++语言相结合，建立船舶电力系统基本模型。

根据Simulink仿真发电机模块与算法的特点，结合模拟训练中实时性的要求，对基本模型进行改进，构建两种适用于不同算法的船舶电力系统仿真模型。

仿真结果表明，定步长算法下的仿真模型可满足模拟训练实时仿真的要求；变步长算法下的仿真模型结合多项式拟合算法，可得到与实时仿真基本相同的结果。

因此，两种仿真模型均适合于基于模拟训练的船舶电力系统。

关键词：船舶电力系统；模拟训练；实时仿真中图分类号：TP183文献标识码：A1引言随着信息技术的发展，在船舶上，电力监控系统逐渐取代传统的人工手动控制。

船舶装备电力监控系统后，必须对船员进行相应的培训辅导，使其尽快掌握必要的基础知识和实际的操作技能。

由于C++语言的通用性，选择由C++语言开发船舶模拟训练系统[1]。

然而，对于船舶电力系统实时仿真模型，如果仅用C++语言编写，工作较为繁琐。

Matlab中Simulink工具提供了丰富的电力及电气系统元件模型，但是，基于Simulink的仿真属于伪实时仿真，其仿真时间并不与实际时间同步，其原因在于模型的复杂性使得软件无法在设定的时间范围内完成所有仿真过程。

而在模拟训练系统中，实时性是非常关键的。

因此，本文的重点在于如何将船舶Simulink模型转化为C++代码，并实现仿真的实时性。

文献[2-4]中通过Matlab提供的实时工作工具RTW将Simulink模型直接转化为C++程序，文献[5-6]更进一步，提出采用基于Windows平台的实时性扩展平台RTX。

但是，上述文献的基本代码转换方法对模型仿真算法有严格要求，在Simulink两种仿真算法中，RTW和RTX均只支持固定步长仿真算法的模型进行代码转换。

大连海事大学毕业论文Array二○○八年六月船舶电力推进仿真系统的设计与实现专业班级：船电二班姓名：赵忠国指导教师：孙建波轮机工程学院２1 绪论 ......................................................................................................................................... ６1.1 船舶电力推进技术的发展历史................................................................................. ６1.2船舶电力推进技术研究领域的国内外现状................................................................ ６1.2.1 国外的应用与研究.......................................................................................... ６1.2.2 国内的应用与研究.......................................................................................... ７1.3课题的目的和意义........................................................................................................ ７1.4 课题主要研究内容................................................................................................... ８2 船舶电力系统各部件建模 ..................................................................................................... ８2.1 三相异步电动机的数学模型....................................................................................... ８2.1.1 A、B、C系统的电压、磁链和转矩方程................................................... ８2．1．2 坐标变换与变换矩阵.............................................................................. １２2．1．3 异步电动机在两相坐标系上的模型...................................................... １５2.2 螺旋桨特性数学建模............................................................................................... １７2.2.1 螺旋桨的负载模型........................................................................................ １７螺旋桨的扭矩特性.................................................................................................. １９3 异步电机直接转矩控制系统...................................................................................... ２０3.1 直接转矩控制系统介绍.................................................................................. ２０3.2 直接转矩控制的基本概念....................................................................................... ２１3.2.1.逆变器的开关状态......................................................................................... ２１3.2.2逆变器的空间电压矢量............................................................................... ２２3.2.3.电压空间矢量与磁链的关系...................................................................... ２３3.2.4．电压空间矢量与电磁转矩的关系............................................................ ２４3.3 直接转矩控制系统的组成及工作原理................................................................... ２５4 船舶电力推进系统的Matlab/Simulink设计与实现......................................................... ３０4.1Matlab/Simulink软件介绍 ........................................................................................ ３０电力推进船舶系统仿真模型及组成.............................................................................. ３０4.3仿真结果及讨论 ....................................................................................................... ３４5 结论 ..................................................................................................................................... ３７致谢 ..................................................................................................................................... ３８参考文献 ................................................................................................................................. ３９３摘要电力推进具有诸多的优越性，因此已成为现代船舶推进方式的发展方向。

船舶动力学建模与仿真技术研究船舶动力学建模与仿真技术是一个非常重要的领域，在船舶设计和运营中发挥着重要的作用。

船舶动力学建模可以实时地分析船舶的运动和性能，帮助船员预测未来的船舶动力系统。

船舶动力学仿真技术可以通过虚拟现实技术，模拟不同的气象条件、水流条件、负载和船速等因素，以帮助设计者更好地评估船舶性能，了解其动态属性，使船舶重量尽可能小，速度最快且耗能低，性能优异。

船舶动力学建模在船舶动力学建模领域，我们可以通过建立数学模型，来帮助我们理解船舶的动力学性能。

数学模型包括了船体的几何结构，船体的水动力学性能，动力系统的能源和传输系统等因素。

其中最重要的是动力系统的模型。

该模型使用动力线路图来表示动力系统的组成部分，例如主机、转向、避震装置、无人驾驶系统、传感器等，允许我们研究系统的动态性能。

此外，广泛应用仿真分析技术来描述船体的运动状态，以预测其运动状态，例如纵向、横向、旋转等参数。

船舶动力系统的运作包括主机、螺旋桨及舵系的控制。

这些组成部分可以通过电气及机械数字模型来复制真实的船舶系统。

通过采用分布在整个系统中的传感器和控制器，我们可以测量、记录和控制诸如温度、压力、流量以及功率等计量参数。

动力系统和船壳之间的相互作用可以通过电气传输线模拟。

全面研究吸湿、渗透、腐蚀及其他诸如此类的因素，能增强电气系统的耐用性。

船体的结构和弯曲刚度及其他力位特性也应考虑。

船舶动力学仿真技术船舶动力学仿真技术就是将建立的计算模型应用到虚拟现实技术中。

在这个领域，我们可以模拟船舶在不同情况下的运动，计算需要的动力信息并在虚拟现实环境中进行仿真。

由于虚拟现实技术可以模拟气候条件，船体结构及水荷载的效果，我们可以在一台计算机上进行多种情况下的仿真测试来优化波浪抗性。

并且通过在虚拟环境中加入人工智能系统可以使侦查和反应能力不断提高，提高船员的安全性和可靠性，提高设备的操作效率。

另外，船舶动力学仿真技术也可用于优化船舶的负载和方向。