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舰船综合全电力系统暂态稳定性分析及其仿真

李冬丽  
【摘要】:舰船综合全电力系统综合了现行舰船平台的电力和推进两大系统,实现电能综合利用和推进供电一体化,是20世纪90年代推出的一种全新的电力推进系统。随着它的不断发展,电力系统中不仅具有高、低压网络,而且网络结构也变得更加复杂,开展舰船综合全电力系统暂态稳定性的分析和研究也就非常迫切,但是国内在这一方面的研究起步较晚,积累很少,突破制约舰船综合全电力系统设计的关键技术,具有非常深刻的意义。本文主要就舰船综合全电力系统暂态稳定性做一些基础性的研究。 经过查阅大量的中英文资料,综合船电工作者所做的工作,通过一个典型的舰船综合全电力系统示例,建立了包括影响系统动态过程的主要调节机构——原动机调速器和励磁调节器等元件的数学模型,结合电力系统的等效法和节点电压法,建立系统网络结构的稳态数学模型,并利用牛顿-拉夫逊法编程计算系统的稳态潮流,为系统的暂态稳定性分析提供初值。在已有的数学模型和稳态初值基础上,借鉴陆用电力系统暂态稳定性分析的成熟理论,建立舰船电力系统暂态稳定性的仿真算法,以求解发电机的转子运动方程为核心,修改各时刻发电机的注入网络的电流和网络导纳阵,迭代求解网络方程,并且适时地用各调节机构的方程不断修正暂态过程中q轴暂态电势、原动机的输出功率等时变参数,使整个舰船电力系统在受到一个大扰动后仍能稳定运行。 为了研究舰船在不同的工况下,突加、突卸负载对舰船综合全电力系统的影响,本文运用Matlab6.0软件平台编程实现了整个动态过程的时域仿真,给出了系统电压、电流、功率和功角等随时间的变化曲线,运用舰船电力系统暂态稳定性判据,根据发电机相对功角曲线的变化判断系统的暂态稳定性, 哈尔滨_〔程人学硕士学位论文 同时还能得出系统在允许的电压和频率变化范围内加载和减载的最大容量, 为整个舰船电力系统安全、可靠的运行提供了稳定性方面的依据。同时为了 验证时域仿真中所采用的数学模型、仿真算法和仿真程序的准确性,对两机 并联系统、三机并联系统和四机环网系统突加、突卸负载整个动态过程进行 了模拟实验,实验结果表明计算方法具有较高的精度,显示了本文采用的研 究步骤、实验方案和方法的正确性和和独创性。 关键词:舰船:综合全电力系统;数学模型;暂态稳定性;时域仿真 了


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