基于pscad雙機(jī)雙槳綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)建模和仿真

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1、分類號(hào)：密級(jí)：UDC：編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于PSCAD的雙機(jī)雙槳綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)建模與仿真碩士研究生：趙鑫指導(dǎo)教師：蘭海副教授學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：控制理論與控制工程所在單位：自動(dòng)化學(xué)院論文提交日期：論文答辯日期：學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngModelingandSimulationofDoubleEnginesandDoublePropellersIntegratedPowerPropulsionSy

2、stembasedonPSCADCandidate:ZhaoXinSupervisor:AssociateProfessor．LanHaiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ControlTheoryandControlEngineeringDateofSubmission:DateofOralExamination:University:HarbinEngineeringUniversity哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明

3、：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文

4、的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日基于PSCAD的雙機(jī)雙槳綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)建模與仿真摘要電力推進(jìn)系統(tǒng)不同于內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)螺旋槳的機(jī)械推進(jìn)

5、系統(tǒng)，它是一種利用電力帶動(dòng)螺旋槳的推進(jìn)方式。電力推進(jìn)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(diǎn)，我國電力推進(jìn)技術(shù)的研究工作剛剛開始，處于起步階段，而發(fā)達(dá)國家的電力推進(jìn)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(jìn)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(jìn)系統(tǒng)的各個(gè)模塊分析與建模，最終組成完整的系統(tǒng)并進(jìn)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(jìn)系統(tǒng)劃分為原動(dòng)機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁系統(tǒng)、推進(jìn)電機(jī)

6、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(dòng)機(jī)Woodward調(diào)速系統(tǒng)，根據(jù)IEEEStd421.5-2005標(biāo)準(zhǔn)分析發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，將兩系統(tǒng)構(gòu)成發(fā)電機(jī)組模型，對發(fā)電機(jī)組模型進(jìn)行突加、突卸負(fù)載試驗(yàn)，通過觀察系統(tǒng)瞬時(shí)調(diào)速率、電壓調(diào)整率及穩(wěn)定時(shí)間等指標(biāo)驗(yàn)證了模型的合理性。分析同步電機(jī)矢量控制方法基本思想，搭建了推進(jìn)電機(jī)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(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元控

7、制器，在PSCAD中創(chuàng)建接口元件，實(shí)現(xiàn)與MATLAB的聯(lián)合仿真，調(diào)用MATLAB實(shí)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(xì)分析螺旋槳數(shù)學(xué)模型，擬合螺旋槳工作特性曲線，在PSCAD環(huán)境下用FORTRAN語言實(shí)現(xiàn)螺旋槳的各個(gè)模塊，并根據(jù)船槳運(yùn)動(dòng)方程組成完整的螺旋槳模型，將其作為推進(jìn)電機(jī)的負(fù)載并進(jìn)行啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)，分析模型的有效性。將建立的各個(gè)模型組成單機(jī)單槳系統(tǒng)與雙機(jī)雙槳系統(tǒng)，對單機(jī)單槳系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)、停車、倒航等典型工況的實(shí)驗(yàn)，分析直接操作與分級(jí)操作這兩種操作方式對系統(tǒng)的影響。分析雙機(jī)雙槳系

8、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)置六個(gè)故障點(diǎn)并用FORTRAN語言建立故障控制模塊，對雙機(jī)雙槳系統(tǒng)進(jìn)行三相短路典型故障的實(shí)驗(yàn)，模擬系統(tǒng)故障后推進(jìn)電機(jī)的變化過程，分析系統(tǒng)的可重構(gòu)性。分析系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的情況，并與單獨(dú)運(yùn)行情況作比較，最后分析系統(tǒng)多種負(fù)荷的情況，模擬加載與卸載過程。為便于建模與分析，電力推進(jìn)系統(tǒng)中的各個(gè)模塊在建模過程中都存在一