【正文】 工學(xué)院本科畢業(yè)論文 船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究 Research on the Stability of Marine Electric Power System 江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 船舶是水上航行，海洋開(kāi)發(fā)及國(guó)防建設(shè)的重要海上交通工具?？茖W(xué)技術(shù)日新月異，船舶電力 系統(tǒng)容量在不斷提高，生產(chǎn)技術(shù)在不斷進(jìn)步，船舶電力系統(tǒng)的自動(dòng)化程度不斷發(fā)展，除了船舶的電氣照明和電力拖動(dòng)之外，現(xiàn)在船舶大部分使用電力推進(jìn)裝置。 然后 對(duì)船舶電力系統(tǒng) 兩 機(jī)并聯(lián)型數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了建模與分析 。通過(guò)前后兩個(gè)量的波形對(duì)比分析，得出結(jié)論，證明控制器可以在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)使系 統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。 adaptive control 江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第一章 緒論 ................................................................................... 1 課題研究的目的和意義 ............................................................................................. 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及存在的不足 ............................................................................. 2 本文主要內(nèi)容 ............................................................................................................. 3 第二章 船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性理論 ................................................... 5 船舶電力系統(tǒng)的概述 ................................................................................................. 5 船舶電力系統(tǒng)的一般組成結(jié)構(gòu) ....................................................................... 5 船舶電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況及特點(diǎn) ................................................................... 8 電力系統(tǒng)穩(wěn)定概念 ...................................................................................................... 9 電壓穩(wěn)定與電壓崩潰 ..................................................................................... 10 轉(zhuǎn)子角穩(wěn)定 ..................................................................................................... 10 頻率穩(wěn)定 .......................................................................................................... 10 船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定的分類(lèi) ....................................................................................... 11 船舶電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制技術(shù) ................................................................................ 11 傳統(tǒng)的穩(wěn)定性控制方法 ................................................................................. 12 現(xiàn)代穩(wěn)定性控制方法 ..................................................................................... 12 本章小結(jié) .................................................................................................................... 12 第三章 船舶電力系統(tǒng)兩機(jī) 并聯(lián)型非線性數(shù)學(xué)模型 ....................... 14 船舶電力系統(tǒng)建模 ................................................................................................... 14 同步發(fā)電機(jī)電氣結(jié)構(gòu) ..................................................................................... 14 同步發(fā)電機(jī)的繞組分配 ................................................................................. 14 船舶電力系統(tǒng)兩機(jī)并聯(lián)型非線性數(shù)學(xué)模型的建立 ............................................... 16 本章小結(jié) ................................................................................................................... 18 第四章 基于反推法的自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì) ...................................... 19 自適應(yīng)控制的簡(jiǎn)要概念 ........................................................................................... 19 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論 ........................................................................................... 20 標(biāo)量函數(shù)定號(hào)性簡(jiǎn)介 ..................................................................................... 20 李雅普諾夫（ Lyapunov）第二方法的定理 ................................................. 21 反推法（ back stepping）的基本原理介紹 ............................................................. 22 基于反推法的自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì) ....................................................................... 23 本章小結(jié) .................................................................................................................... 25 第五章 系統(tǒng)仿真 .......................................................................... 27 船舶電力系統(tǒng)兩機(jī)并聯(lián)型非線性數(shù)學(xué)模型仿真 ................................................... 27 加入控制器后的系統(tǒng) 仿真 ....................................................................................... 29 本章小結(jié) ................................................................................................................... 32 江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 結(jié)論 ............................................................................................... 33 致謝 ............................................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ........................................................................................ 35 江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 課題研究的目的和意義 船舶是海上航行、運(yùn)輸、作業(yè)、作戰(zhàn)的重要交通工具。船舶電力系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立電力系統(tǒng)的典型，它規(guī)模較小，但非常復(fù)雜，有許多特點(diǎn)。并使設(shè)備中存在的金屬部件腐蝕速度加快，使用壽命減少，外表鍍層脫離，絕緣可靠度降低。船舶在大海上航行，被水包圍，一旦發(fā)生事故，想立刻得到救援肯定不可能，一旦船舶電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定性很可能造成全船停電，會(huì)嚴(yán)重威脅船舶和船上人員的安全，導(dǎo)致船毀人亡的悲劇。 江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及存在的不足 在國(guó)外，船舶電力系統(tǒng)的研究起步比較早 ，對(duì)于一些造船業(yè)較先進(jìn)的西方發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，他們從上個(gè)世紀(jì)中葉就開(kāi)始了對(duì)船舶電力系統(tǒng)的研究與 探索 。這雖然是一個(gè)復(fù)雜的研究方面，但西方發(fā)達(dá)國(guó)家憑借自身雄厚的經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力已經(jīng)設(shè)計(jì)了一些供電的集成方案。使用時(shí)各模塊相互配合，簡(jiǎn)化了總體配置，強(qiáng)化了功能。燃汽輪機(jī)作為主動(dòng)力也是未來(lái)船舶發(fā)電機(jī)的發(fā)展方向 。如英國(guó)施耐德公司出產(chǎn)的中壓環(huán)網(wǎng)柜，環(huán)網(wǎng)靈活，采用模塊化設(shè)計(jì) ， 它提供了供電冗余以確保負(fù)載安全運(yùn)行 [4]。 我國(guó)在船舶電力系統(tǒng)的研究及應(yīng)用領(lǐng)域起步較晚，但在我們的努力下取得了不少成果： ⑴ 船舶電力系統(tǒng)的發(fā)電率逐年上升。 江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 ⑶ 船舶電力系統(tǒng)的集中控制、自動(dòng)化控制，提高了船舶的供電質(zhì)量，減少了人力操作。 我國(guó)在理論研究、系統(tǒng)完整性分析設(shè)計(jì)方面與西方國(guó)家相比仍存在差距。主要介紹了這篇論文的研究目的和意義，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和這篇文章的主要任務(wù)和內(nèi)容。最后 把傳統(tǒng)的穩(wěn)定性控制方法和現(xiàn)代的穩(wěn)定性控制方法 分別進(jìn)行了介紹 。本章主要介紹了自適應(yīng)控制 的概念原理 ，接著敘述了李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，然后介紹了反推法的基本知識(shí)，最后設(shè)計(jì)了基于反推法的自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì) ，并用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了控制器可以起到穩(wěn)定的作用。 江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第二章 船舶 電力系統(tǒng) 穩(wěn)定性 理論 船舶電力系統(tǒng)的概述 與陸地電力系統(tǒng)相比，船舶電力系統(tǒng)和它的區(qū)別主要在于：船舶在海上航行的獨(dú)立性決定了它是一個(gè)獨(dú)立的電力系統(tǒng)。陸地電力系統(tǒng)控制 部分 一般由 數(shù) 個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，船舶電力系統(tǒng) 則 是一個(gè)高度集 成， 配合 工作的電力網(wǎng)絡(luò)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 21 所示。一般船舶使用的發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)都采用柴油機(jī)，因?yàn)槠錈嵝矢?，G1 M1 M2 G2 G3 M3 M4 MSB ACB1 MCCB1 MCCB2 MCCB3 ISW1 MCCB4 MCCB5 ACB2 DSB Tr ISW2 ACB3 MCCB6 MCCB7 MCCB8 DSB 380/220V EISB ESB ETr MCCB E ACB E 380/220V MCCB9 ISB IDSB RSB EDSB EG 江蘇科技大學(xué) 蘇州理工學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 啟動(dòng)較快，機(jī)動(dòng)性好。