【实战演练】基于MATLAB_Simulink 船舶电力系统建模与仿真

发布时间: 2024-05-22 00:07:13 阅读量: 19 订阅数: 25
# 2.1 发电机组建模 ### 2.1.1 发电机数学模型 发电机组的数学模型描述了其电磁和机械特性。同步发电机是最常用的船舶发电机类型,其数学模型可以表示为: ``` U = E' - RI ``` 其中: - U 为端电压 - E' 为励磁电动势 - R 为定子电阻 - I 为定子电流 ### 2.1.2 发电机Simulink模型搭建 在Simulink中搭建发电机模型时,可以使用MATLAB/Simulink中的同步发电机模块。该模块包含了发电机的数学模型,并提供了励磁控制和机械特性参数的配置选项。 ``` % 发电机Simulink模型参数 RatedPower = 1000; % 额定功率(kVA) RatedVoltage = 400; % 额定电压(V) RatedSpeed = 1800; % 额定转速(rpm) Xd = 1.5; % d轴电抗(pu) Xq = 1.0; % q轴电抗(pu) H = 2; % 惯性常数(s) D = 0.1; % 阻尼系数(pu) % 创建同步发电机模块 Generator = simulink.Electrical.Machines.SynchronousGenerator('RatedPower', RatedPower, 'RatedVoltage', RatedVoltage, 'RatedSpeed', RatedSpeed, 'Xd', Xd, 'Xq', Xq, 'H', H, 'D', D); ``` # 2. 船舶电力系统建模实践 ### 2.1 发电机组建模 #### 2.1.1 发电机数学模型 发电机组的数学模型描述了其电磁和机械特性。常用的发电机模型包括: - **圆柱形模型:**将发电机定子绕组简化为正弦分布的均匀分布,忽略端部效应。 - **两轴模型:**考虑了转子绕组的电磁暂态和机械暂态,适用于动态仿真。 - **饱和模型:**考虑了磁饱和对发电机特性产生的影响,提高了模型的精度。 #### 2.1.2 发电机Simulink模型搭建 在Simulink中搭建发电机模型需要以下步骤: 1. **选择发电机模型:**根据仿真需求选择合适的发电机数学模型。 2. **设置参数:**输入发电机的额定参数,如额定电压、额定电流、惯量等。 3. **连接端子:**将发电机模型的端子与其他系统组件相连。 4. **设置激励系统:**为发电机添加激励系统模型,如自动电压调节器(AVR)。 ``` % 发电机两轴模型 gen_model = 'TwoAxis'; % 设置发电机参数 gen_params = struct(... 'Sbase', 10000, ... % 基准视在功率 'Rs', 0.01, ... % 定子电阻 'Xs', 0.1, ... % 定子电感 'Xd', 1.5, ... % d轴电感 'Xq', 1.2, ... % q轴电感 'H', 2, ... % 惯量 'D', 0.01 ... % 阻尼系数 ); % 创建发电机模型 gen = simulink.Electrical.Machines.TwoAxisInductionMachine(... 'Generator', gen_model, ... 'Parameters', gen_params ... ); % 设置发电机激励系统 exciter = simulink.Electrical.Machines.ExcitationSystems.IEEEAC1(... 'Generator', gen ... ); ``` ### 2.2 配电网络建模 #### 2.2.1 配电网络拓扑结构 船舶配电网络通常采用放射状或环状拓扑结构。放射状结构简单,但可靠性较低;环状结构可靠性高,但复杂度较高。 #### 2.2.2 配电网络Simulink模型搭建 在Simulink中搭建配电网络模型需要以下步骤: 1. **创建母线:**使用Simulink中的Bus Creator模块创建配电网络的母线。 2. **连接支路:**使用Simulink中的Line模块连接母线,形成配电网络的拓扑结构。 3. **设置支路参数:**输入支路的阻抗、电容等参数。 4. **添加变压器:**如果配电网络中存在变压器,则需要添加变压器模
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