【正文】 荷后轉(zhuǎn)速開始波動，從轉(zhuǎn)速剛偏離最高空載轉(zhuǎn)速 (或標(biāo)定轉(zhuǎn)速 )的波動范圍那一點起，到轉(zhuǎn)速達(dá)到新的穩(wěn)定范圍，即轉(zhuǎn)速剛回復(fù)到標(biāo)定轉(zhuǎn)速 (或最高空載轉(zhuǎn)速 )的波動范圍 3那一點為止所需要的時間 (以 s 計 )。瞬時調(diào)速率是指柴油機(jī)突卸 (或突加 )全負(fù)荷后的瞬時最大轉(zhuǎn)速 (或瞬時最小轉(zhuǎn)速 )與負(fù)荷改變前的標(biāo)定轉(zhuǎn)速 (或最大空載轉(zhuǎn)速 )之差同標(biāo)定轉(zhuǎn)速之比值的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)柴油機(jī)用于船舶電站帶動發(fā)電機(jī)時，對轉(zhuǎn)速保持恒定有嚴(yán)格的要求，以保證發(fā)電機(jī)的電壓和頻率穩(wěn)定，滿足并車及供電的需要。柴油機(jī)的不同轉(zhuǎn)速是通過改變每一循環(huán)的噴油量來獲得的，當(dāng)外界負(fù)荷不變時，若供給柴油機(jī)一定的油量，使柴油機(jī)發(fā)出的功率與外界負(fù)荷相平衡，則柴油機(jī)就在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 eT :電磁轉(zhuǎn)矩 。 R? :轉(zhuǎn)子的角速度 。 同理，可分析出他運(yùn)行情況時的計算。當(dāng)發(fā)電機(jī) 起動時， a b c 三相電流為零，則 d q 軸下的電流變量也為零，依據(jù)上述方程可以計算出 d q軸下的電壓變量。 電樞繞組的互感包括與轉(zhuǎn)子、阻尼繞組之間的互感。同理， d 軸速度電動勢是由一個滯后于 d 軸 90 度的軸 (即負(fù)的 q 軸 )的磁鏈感應(yīng)出來。其中 qRw? 是速度電動勢，由于 d軸繞組實際上在旋轉(zhuǎn)，要切割磁通， 根據(jù)法拉第定律 e=BLV=BLRW=BSW=ψ w 可得出速度電動勢的表示形式。 上下標(biāo)和變量規(guī)定 : 下標(biāo) d、 q一 d、 q 軸 下標(biāo) S、 R— 定子、轉(zhuǎn)子 下標(biāo) l、 m— 漏感、互感 下標(biāo) f、 k一勵磁繞組、阻尼繞組 dV — 瞬時定子相電壓 sR — 定子電路電阻 kdV — 瞬時 阻尼繞組電壓 (恒為零 ) mdL — 電樞與阻尼和轉(zhuǎn)子的互感 fdV — 瞬 勵磁電壓 ldL — 電樞繞組的漏感 qRw? — d軸速度電動勢 dRw? 一 q 軸速度電動勢 lkdL — 阻尼繞組的漏感 lfdL — 瞬一勵磁繞組的漏感 9 kdR — 阻尼電路電阻 fdR — 轉(zhuǎn)子電路電阻 kdi — 阻尼繞組電流 fdi — 勵磁繞組電流 di 瞬時定子相電流 根據(jù)圖 21 示意圖所表示的模型，其坐標(biāo)系建立在定子側(cè)，轉(zhuǎn)子側(cè)的量通過磁 鏈關(guān)系折算到定子側(cè)計算。 轉(zhuǎn)速 — 以逆時針方向為正。 電壓 — 以沿電流方向的電壓降為正。忽略磁飽和時，只需處理線性禍 合電路，并可用疊加原理。 前面三點假設(shè)是合理的，這已被假設(shè)計算性能與實際測量性能相比較的結(jié)果 所證實。 (3)忽略磁滯的影響 。 ?????????????????????????????????? ???????? ????????? ??????? ????????????cbaqdiiiiii21212132s in32s ins in32c os32c osc os0???????????????????????????????????????????? ???????? ??????? ???????? ?????????????cbaqdiiiiii132s in32c os132s in32c os1s inc os0 ?????????? 8 同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 1．?dāng)?shù)學(xué)模型推導(dǎo)前的假設(shè) 在推導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)的方程時，作如下假設(shè) : (l)就定子與轉(zhuǎn)子的相互影響而言，定子繞組沿氣隙是正弦分布的 。對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，定子量有恒值，在其他運(yùn)行方式時，它們隨時間變化 。它是在最初由勃朗德提出，進(jìn)一步由勃朗德和尼克爾發(fā)展起來的雙反應(yīng)理論基礎(chǔ)上形成的。本文采用 dq0 軸系建立電機(jī)模型，利用 式 (2一 9)轉(zhuǎn)換變量，輸出 a b c 相變量，如三相電流、電壓等。此時 d q 軸系成為 dq0軸系。由于兩個電流分 di 量和共 qi 同產(chǎn)生的磁場等同于原來的三相電流產(chǎn)生的磁 場，第三個分量必須不再在氣隙中產(chǎn)生空間磁場。因為在對稱條件下， tIi sm ?sin?? (23) ?????? ?? 32sin ?? tIi smb (24) ?????? ?? 32sin ?? tIi smc (25) 式 (2 一 3)、 (2 一 4)、 (2 一 5)代入式 (2 一 1)，得 ? ????????????????????? ?????? ??????? ???????? ??????? ???tIktItItIkismdsmsmsmdds i n2332c o s32s i n32c o s32s i nc o ss i n 7 ai 的幅值等于 mI 時，可得 dK 等于 2/3o 同樣地取 aK 等于 2/3。則定子相電流到 d q 軸新變量的變換如下 : di = dk ?????? ?????? ???????? ?? ????? 32c o s32c o sc o s cba iii (21) ?????? ?????? ???????? ???? ????? 32s in32s ins in cbaqq iiiki (22) 常數(shù) ai 和 di 是任意的，可以選擇它們的數(shù)值來使得性能方程的數(shù)字系數(shù)簡化。 (2)另一種用 d q 0 軸系來表示的磁鏈電流電壓關(guān)系方程 。因此，理解同步電機(jī)的特性和建立其精確的模型是極其重要的。集中在如下幾個方面的發(fā)展 : 1 基于 H LA 的分布式實時交互應(yīng)用開發(fā)方案 2 人工智能的分支 CNN(混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) )在建模中的廣泛應(yīng)用 6 第二章 同步發(fā)電機(jī) 同步發(fā)電機(jī)是船舶電力系統(tǒng)的核心，它集旋轉(zhuǎn)與靜止、電磁變化與機(jī)械運(yùn)動于一體，把熱能轉(zhuǎn)換為電能，供給船舶電力系統(tǒng)。 船舶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)仿真的發(fā)展趨勢 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)建模和仿真技術(shù)也隨之發(fā)展。如仿真兩臺主發(fā)電機(jī)組跳閘，由應(yīng)急發(fā)電機(jī)組向電網(wǎng)供電的模型 (21 states 44 inputs 45 outputs)，仿真運(yùn)行時間設(shè)定 5 秒，實際運(yùn)行了大約 200 分鐘 。不過，雖然船舶電力仿真技術(shù)正在日新 月異地發(fā)展，但目前仍然存在一些缺陷，主要表現(xiàn)在 : 1 模型方法尚不完善 研究同 一個系統(tǒng)的同一個問題可以建立出不相同的模型，而且有些非線性問 題目前還無法建立出準(zhǔn)確的模型進(jìn)行求解?？梢暬缑娴拈_發(fā)，使得對 MATLAB軟件的使用變得相當(dāng)簡單。過去科研人員通常需要手工計算大量的物理、數(shù)學(xué)方程，對每個模型單獨(dú) 編寫算法， 如龍格一庫塔方法、尤拉方法等，編寫的算法程序煩瑣，缺乏通用型。國 內(nèi)幾所高校成功研制了輪機(jī)模擬器，開發(fā)了一系列相關(guān)的仿真培訓(xùn)軟件，使其在 5 船員培訓(xùn)和日常航運(yùn)技術(shù)人員教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用?？傊?，不管船舶電站處于什么運(yùn)行狀態(tài)，都要求其 能連續(xù)、可靠、經(jīng)濟(jì)和合理地向船舶進(jìn)行供電。 (3)應(yīng)急狀態(tài) :在緊急情況下，向保證船舶安全所必需的負(fù)載供電。 (1)正常 狀態(tài) :正常情況下向全船供電。顯而易見，船舶柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)重點研究船舶電 站的發(fā)電部分，主要是對原動機(jī)為柴油機(jī)組的系統(tǒng)的發(fā)電和供電進(jìn)行研究。因此 , 為了更好地研究船舶電站系統(tǒng) , 船舶電站柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)仿真研究隨之誕生了。 3 摘要 ................................................................................................................................. 2 第一章 緒 論 ................................................................................................................... 4 船舶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)仿真的興起 ............................................................................... 4 船舶電站系統(tǒng)介紹 .............................................................................................. 4 船舶發(fā)電機(jī)系統(tǒng)仿真的發(fā)展趨勢 .......................................................................... 5 第二章 同步發(fā)電機(jī) ........................................