船舶电站柴油发动机系统仿真--毕业论文

船舶电站柴油发动机系统仿真--毕业论文内容摘要：

组电流 di 瞬时定子相电流 根据图 21 示意图所表示的模型，其坐标系建立在定子侧，转子侧的量通过磁 链关系折算到定子侧计算。 图 21 同步发电机 d 、 q轴 电气示意图 对示意图解释如下 :(取 d轴分析 ) 对于定子电路，把式 (211)(213)代入式 (210)可得到完整的 d轴定子电 路方程。 其中 qRw 是速度电动势，由于 d轴绕组实际上在旋转，要切割磁通， 根据法拉第定律 e=BLV=BLRW=BSW=ψ w 可得出速度电动势的表示形式。 前面我们已经假设 q 轴超前于 d 轴 90度，所以 q轴速度电动势是由 d 轴磁链感应 出来得。 同理， d 轴速度电动势是由一个滞后于 d 轴 90 度的轴 (即负的 q 轴 )的磁链感应出来。 因此 q 轴的速度电动势是 dRw ， d 轴的速度电动势是一是 dRw。 电枢绕组的互感包括与转子、阻尼绕组之间的互感。 qRddSd dtdiRv   (210)  kdfdmddldd iiLiL  （ 211） dRqqsq dtdiRv   (212) (213) (214) (215) (216) (217) kqmqqlqq iLiL fdfdfdfd dtdiRv   kddmdfdfdfd iiLiL kdkdkdkd dtdiRv  fddmdkdkdkd iiLiL  10 (218) (219) (220) (221) 方程解释 :把右边六个方程代入左边六个方程中，即可得到 d q轴系下的 电 压和电流的关系。 当发电机 起动时， a b c 三相电流为零，则 d q 轴下的电流变量也为零，依据上述方程可以计算出 d q轴下的电压变量。 当发电机起动 完 成 ,合闸时，发电机电枢电压达到额定值，可依据电压计算出电流。 同理，可分析出他运行情况时的计算。 、转矩和转速之间关系 （ 222） J:发电机的总转动惯量。 R :转子的角速度。 mT :机械转矩。 eT :电磁转矩。 Rmm TP  (223) mp :柴油发电机输出的机械功率 fR  2 ，如果 f=60Hz,则 sradelecR /.377 1111 kqkqkqkq dtdiRv  fqqmqkqkqkq iiLiL  112222 kqkqkqkq dtdiRv  fqqmqkqkqkq iiLiL  222emR TTdtdJ  11 第三章 原动机和转速调节系统 船舶电站负载的变化，将引起电站发动机组 转速的变化，因而使电网频率发生变化。 柴油机的不同转速是通过改变每一循环的喷油量来获得的，当外界负荷不变时，若供给柴油机一定的油量，使柴油机发出的功率与外界负荷相平衡，则柴油机就在某一转速下稳定运转。 对于船用柴油机来说，其外界的负荷是变化的，而且这种变化是不能预计的，外界负荷的增减会导致柴油机转速的降低和增高。 当柴油机用于船舶电站带动发电机时，对转速保持恒定有严格的要求，以保证发电机的电压和频率稳定，满足并车及供电的需要。 调速器的性能指标 为了评定调速系统的过渡过程的性能，通常采用下列两项动态指标 : (1)瞬时调速率 (动态调速率 )。 瞬时调速率是指柴油机突卸 (或突加 )全负荷后的瞬时最大转速 (或瞬时最小转速 )与负荷改变前的标定转速 (或最大空载转速 )之差同标定转速之比值的百分数。 （ 2)稳定时间 st。 过渡过程的稳定时间 st 是指突加 (或突减 )全负荷后转速开始波动，从转速刚偏离最高空载转速 (或标定转速 )的波动范围那一点起，到转速达到新的稳定范围，即转速刚回复到标定转速 (或最高空载转速 )的波动范围 3那一点为止所需要的时间 (以 s 计 )。 st 越短，即转速波动消除快，就说明调速器的快 速性好。 船用柴油发电机要求 st 不大于 5s。 柴油机调速器的原理框图 图 31 原动机速度调节系统 框 12 图 32 原动机速度调节系统模型图 柴油机调速器的数学模型 直接作用的机械离心式调速器的滑 环 的动态方程式 : (31) 式中 : rT — 测速器时间常数  — 由滑环行程确定的位置相对偏差 ， YY 0 — 滑环的位移 eY — 滑环的额定行程 kT — 阻尼器时间常数  — 速度特性的静态偏差 (调速器的不均匀度 ) ___________机组 的转差率 0 — 原动机角速度偏差 0 — 平衡 (同步 )角速度 对取 拉斯变换，得 (32) sdtdTdtdT kr  22YeYY 000Sbbn nn  max1)())()(22 sSsssTssT kr   13 整理得 : (33) 2．伺服马达环节 当采用非直接作用式带有硬反馈得液压调速器时，必须增加伺服马达方程 式。 导阀的相对行程  与伺服机活塞的相对行程  之间的关系可看作积分环节 （ 34） 式中 : sT — 导阀的时间常数。 导阀的相对行程  由下式确定 :   （ 35） 式中 β — 反馈系数 υ — 伺服活塞的相对位移 (36) X 、 0X 、 eX — 活塞位置的实时值、初始值和额定值 jM 、 0jM 、 jeM — 相对于 X 、 0X 、 eX 转矩 静态指标 ： A．稳定调速率 （ 37） B．转速波动率 = （ 38） （ 39） D．不灵敏度 (310)   kr TsTsS s 22 1)( )(  dtdTsjejje MMMX XX 00 %100m a x02  b bn nn%100max mmc n nn%100m a xm a x  m cc n nn%10012  mn nn 14 将式（ 39）代人式（ 38）整理得 (311) 对式（ 310）取拉斯变换得 )()()( ssssT s   (312) 整理得， (313) 3．缓冲器和调整机构 缓冲器和调整机构用相位补偿环节，积分环节和传递延迟环节组成。 相位补 偿环节根据调速器的传递函数，画出波特图，对不 稳定的系统进行相位补偿，补偿环节时间常数的确定以经验为主，并结合补偿后的波特图曲线效果确定。 传递延迟环节的延迟时间由经验确定。 原动机起动特性 实际建模时，转速的反馈直接取自发电机数学模型中的转子转速，由于发电 机模型较复杂，为了便于。