燃燃联合动力发电模块特性仿真研究

论文摘要

船舶综合电力系统代表着当今船舶动力的发展方向,其主要特点是将推进系统与电力系统合二为一。世界各国已经有了综合电力系统原动机模块的系列化产品,但是还没有联合动力作为原动机模块的先例。由于燃燃联合动力装置具有机动性好,单位重量尺寸小等特点,所以把燃燃联合动力发电模块作为综合电力系统的一种模块来进行研究具有重要的工程意义。本文运用MATLAB/Simulink仿真工具对燃燃联合动力发电模块进行了建模与仿真,建模采用模块化的设计方法,整个系统包括燃气轮机模型、三S离合器模型、并车齿轮箱模型及电力系统模型。利用模型对单台燃机的动态过程,离合器的啮合过程,燃燃联合动力发电模块的并车、负荷转移、解列等动态过程进行了仿真研究。得到了不同升速率和不同阻尼下三S离合器中间滑移件位移仿真曲线,得到了燃燃联合动力发电模块单机及双机的各种运行模式下的转速、功率、电压、电流、频率以及并入和脱开时离合器中间滑移件的位移变化规律。燃燃联合动力发电模块的稳定可靠的运行关键是要求解决两燃机的功率分配问题。本文介绍了目前双机并车常采用的四种控制方式——并列调速器并车控制方式、主从调速器并车控制方式、平行式功率反馈调速器并车控制方式和单调速器并车控制方式的控制原理和各自的优缺点,对双机工作时负荷分配的方式进行了研究,找出了适合燃燃联合动力发电模块的运行方式并进行了仿真研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 船舶综合电力系统
• 1.2 综合电力系统的模块化及其对各种船舶需求的配置形式
• 1.3 研究燃燃联合动力发电模块的目的和意义
• 1.4 国内外的发展状况
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第2章 燃燃联合动力装置发电模块的数学模型
• 2.1 燃机模型
• 2.1.1 进气道模块
• 2.1.2 压气机与涡轮模块
• 2.1.3 燃烧室模块
• 2.1.4 纯容积环节模块
• 2.1.5 转子模块
• 2.1.6 排气管
• 2.1.7 调速器的模型
• 2.1.8 燃机部件特性曲线的处理
• 2.2 三S离合器模型
• 2.3 并车齿轮箱模型
• 2.4 电力系统的模型
• 2.4.1 同步发电机的模型
• 2.4.2 励磁系统模型
• 2.4.3 负载模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 燃燃联合动力发电模块的负荷分配研究
• 3.1 燃燃联合动力发电模块的物理模型
• 3.2 燃机的调速特性
• 3.3 调速特性对负荷分配的影响
• 3.3.1 两台燃气轮机的调速特性都为无差特性
• 3.3.2 一台燃机为无差特性，而另一台燃机为有差特性
• 3.3.3 两台燃机的调速特性都为有差特性
• 3.4 电站常用的负荷分配方式
• 3.5 燃燃联合动力装置的并车控制
• 3.6 双机工作时负荷分配的方式
• 3.7 本章小结
• 第4章 燃燃联合动力发电模块仿真建模
• 4.1 燃机的动态仿真模型
• 4.1.1 压气机仿真模型
• 4.1.2 燃烧室仿真模型
• 4.1.3 涡轮仿真模型
• 4.1.4 电子调速器模型
• 4.2 三S离合器仿真模型
• 4.3 并车齿轮箱仿真模型
• 4.4 电力系统模型
• 4.5 燃燃联合动力发电模块整体模型
• 4.5.1 单台燃机发电模块的模型
• 4.5.2 整体模型
• 4.6 本章小结
• 第5章 燃燃联合动力发电模块仿真结果及分析
• 5.1 燃气轮机机组仿真结果及分析
• 5.2 三S离合器啮合过程仿真结果及分析
• 5.3 燃燃联合动力发电模块仿真
• 5.3.1 单台燃机发电模块的仿真结果及分析
• 5.3.2 燃燃联合动力发电模块的并车过程仿真结果及分析
• 5.3.3 燃燃联合动力发电模块的负荷分配仿真结果及分析
• 5.3.4 燃燃联合动力发电模块并车后突变负荷仿真结果及分析
• 5.3.5 燃燃联合动力发电模块的解列过程仿真结果及分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢