船舶电力推进系统的硬件在回路仿真

船舶电力推进系统具有传统推进系统不可比拟的优势,是国内外船舶行业研究热点。船舶电力推进系统的建模和仿真研究,可再现电力推进系统的稳态及动态工作过程,揭示系统的内在规律,对指导船舶电力推进系统的设计和使用具有现实意义。 本文以武汉理工大学船舶电力推进混合仿真实验平台为研究对象,分析了系统的设计、组成、特点及工作原理,开展了船舶电力推进的硬件在回路仿真研究。论文主要研究内容如下： 1)对船舶电力推进混合仿真实验平台设计中所涉及的关键问题和技术要点进行了研究,内容包括系统技术方案的总体设计、系统整体网络结构的搭建、变频调速系统控制方法的确定、过程数据传输的实现、PLC系统硬件构成及软件编程等。 2)建立了较完整的船机桨系统数学模型,可用于电力推进系统船机桨特性的研究。采用Chebyshev多项式拟合Nordstrom系列试验图谱,实现了四象限工况仿真。为保证实验仿真系统具有与实船相似的动力学特性,采用同构耦合的相似原则,确定了小比例系统和实际系统的各比例因子,在小比例系统与实际系统间建立同构映射关系。 3)基于dSPACE硬件在回路仿真工具及SIMULINK中搭建的船机桨数学模型,在小比例电力推进仿真实验系统中,构建了完整的船舶电力推进硬件在回路仿真系统。 4)在船舶电力推进硬件在回路仿真系统中,进行了电力推进系统特性仿真实验,内容包括：改变螺旋桨结构参数及推进电动机的控制方式,研究对推进系统性能的影响；通过不同工况下系统运行特性的实验,研究推进电动机过载能力及系统快速性和经济性的变化。 本研究可为优化电力推进船舶设计及运行策略提供参考和指导,得到国家“211”建设项目“武汉理工大学船舶电力推进仿真实验室建设”、教育部博士点基金项目“船舶与海洋平台多推进器优化控制方法研究”(基金号20100143110004)以及高速船舶工程教育部重点实验室开放课题基金项目“船舶电力推进系统的建模与仿真”(基金号HSSE0802)的资助。