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十二相整流同步发电机系统的建模与仿真研究

吴冬  
【摘要】:随着船舶综合电力系统的发展,供电品质以及电气设备功率密度要求的不断提高,在系统中采用直流电制成为一个新的研究方向。十二相整流同步发电机系统由于具有功率密度高、电压脉动小、动态性能优等突出特点,一经出现便成为了直流综合电力系统发电模块的研究热点。本文主要针对十二相整流同步发电机系统的仿真与建模进行研究。在原有十二相同步发电机数学模型的基础上,提出等效方法对其进行改进研究,避免了对参数矩阵的求逆过程,得到对应的等效电路模型,并利用模块化和图形化技术在MATLAB/Simulink中建立十二相整流同步发电机的仿真模型,为后续进行十二相整流同步发电机系统的分析和研究打下基础。其次,介绍了调速系统的数学模型,深入分析了PID控制和模糊控制各自的特点,结合两者的优点,提出使用模糊PID控制算法对调速性能进行控制,重点对模糊PID控制器进行设计并开展仿真研究。仿真结果表明,相比常规PID算法,模糊PID控制算法能有效减小超调量以及稳定时间,能够更好的满足调节要求。接着,重点对十二相整流同步发电机的励磁系统的控制策略进行了分析研究。为改善调压性能,提出在电压反馈的基础上引入励磁电流反馈和前馈控制,设计了仿真试验来求取前馈控制参数,并对双闭环PID控制参数对调压特性的影响进行了定性分析。仿真结果证明了所设计控制系统的优越性以及参数选择的正确性。对十二相整流同步发电机系统进行仿真验证,结果表明所搭建系统模型与实际系统的运行特性能很好地吻合,能比较准确地反映实际系统的运行特性。证明了系统建模方法的正确性以及实用性,所建模型可为后续综合电力系统仿真平台的建设提供支持。


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