3.1.4 柴油机及其调速系统的仿真模型的建立 11

3.2同步发电机及其励磁控制系统模型的建立 12

3.2.1同步发电机的数学模型的建立 12

3.2.2励磁系统的数学模型的建立 16

3.3发电机组仿真模型的建立及仿真结果分析 18

3.3.1柴油机及其调速系统仿真 18

3.3.2发电机及其励磁系统仿真 19

3.4本章小结 21

第四章船舶区域配电系统短路计算方法及故障仿真分析 22

4.1船舶环形电力系统短路分析 22

4.2环形网络短路电流的计算 22

4.2.1单台发电机短路计算 23

4.2.2发电机与串联线路阻抗的等效处理 24

4.2.3两台发电机的并联等效 25

4.2.4三角形—星形变换 26

4.3船舶区域配电系统仿真模型的建立 27

4.4船舶区域配电系统故障仿真分析 29

4.5船舶电力系统的保护策略 34

4.6本章小结 35

结语.36

致谢.37

参考文献 38

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

在船舶电力系统的演变过程中,电能扮演越来越重要的角色,目前，电力推进和全电力推进在逐步发展，电力系统将承担更多的任务。与此同时,以前由传统能源驱动的一些设备,因为电力作为能源更清洁高效的优点,也逐渐趋向于电力化,促使电力系统更快向集成化转型。由于船舶区域配电系统的迅速发展并且电能在船舶上的应用范围越来越广，该系统的故障与安全可靠性受到了全世界研究人员的关注。对船舶区域配电系统不同状态下系统的稳定性的分析，可以判断电机在各种情况下能否正常运行并根据实际情况下的需求对配电系统的配电设备的选型以及发电机的容量进行优化。通过仿真所得到的数据对系统的设计、调试及控制方法的研究起到极大的帮助。并且对配电系统的稳态分析也为继电保护设备提供了整定参数的依据。

1.2国内外发展现状

如今大型工程类船舶的用电设备多、负载功率大，如果继续使用低等级电压供电，不但会使用更多的电缆，而且由于低压大功率电机制造工艺复杂，导致制造成本过高。国外研究表明，一般当电站容量达10MW以上时，使用中压供电的方式更加经济高效。如今，中压供电的配电系统已经推广至石油平台和大型军舰、集装箱船、邮轮上。虽然现在国内船舶的低压配电技术和相应设备的制造技术已经十分成熟，但是由于海工平台和大型船舶的电力系统容量在不断增大，低压配电系统无论是在经济、效率及带载能力等方面均已无法满足需求。尤其是伴随着电力推进技术的高速发展，采用中压配电系统已是大势所趋，希望中压配电系统能够解决因为电力系统在往大容量发展时所带来的低压配电系统无法解决的各种实际问题。但是现在国内的企业因为缺乏中压配电的核心技术和相应的检测以及验证能力，仍然无法给客户提供想要的成熟的中压配电系统的设计方案以及对应的成套设备[1]。虽然在生产技术方面已经可以达到要求，但是船舶上可以提供的空间十分狭小，而对电力系统的容量要求又在逐步增长，其配电系统不论是在系统的运行管理与控制，还是在继电保护策略、短路电流计算、中性点接地的研究等方面与陆地电网存在很大的区别。国内因为对中压配电的研究开始较晚，生产的相关产品质量不能满足用户需求，导致国内市场被国外厂家占领，像施耐德、ABB和西门子等厂家，都采用出口、独资和合资等形式占领了中国市场。在这种情况下国内的船舶配套产业失去了与国际上的大品牌竞争的资本，对我国自主研发国防及海洋工程装备产生了极为不利的影响。