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《哈尔滨工程大学》 2010年
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船舶燃气轮机—发电系统稳定性研究

张丛辉  
【摘要】: 船舶电力推进系统实现了推进和电力两大系统的完美融合,成为当今船舶推进系统的发展方向之一。船用燃气轮机发电系统功率大、质量轻、振动小更适合作为电力推进系统的电源,因而受到了许多国家的重视。电力推进船舶的负载较以前已经有了巨大变化,大功率脉冲用电设备的使用及螺旋桨甩负荷导致电力系统产生了一些不可避免的电能质量问题。本文根据这一现状对船用燃气轮机发电系统的稳定性进行研究。 以某型船电力推进系统为研究对象,分析工作过程和存在的问题。采用国内技术成熟、能量密度高的飞轮储能技术改善燃气轮机发电系统稳定性。针对与燃气轮机发电系统相匹配的飞轮储能装置的设计展开研究。 本文采用仿真方法来研究燃气轮机发电系统特性及飞轮储能装置对它的稳定性的改善情况。基于模块化建模思想对电力推进系统进行模块化分解。建立了基于容积惯性法的具有较高精度的燃气轮机非线性数学模型;建立了dq0坐标下发电机的动态数学模型;建立了飞轮储能装置、柴油机及其调速器、励磁系统、电力负载、推进电机和船桨运动数学模型。基于Matlab/simulink仿真软件平台建立上述模块的数学模型,再将各模块的仿真模型通过接口连接成电力推进系统仿真模型。 使用仿真模型分别对加装和不加装飞轮储能装置的电力推进系统进行突加电力负载的过程和螺旋桨突甩负荷的过程仿真,对比燃气轮机发电系统主要参数前后变化情况。仿真结果表明本文设计的飞轮储能装置可以改善燃气轮机发电系统电能质量,从而提高了燃气轮机发电系统的稳定性,其结论可以为应用于燃气轮机发电系统的飞轮储能装置的设计提供理论依据。
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