基于MATLABsimulink的船舶电力系统建模与故障仿真【文献综述】
船舶电力推进系统建模与仿真研究
电力电子• Power Electronics208 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】船舶电力推进系统 推进电机 直接转矩控制技术最早的电力推进船舶是将直流电机作为推进电机，直流电机体积庞大，运行中难以管理，使得电力推进发展受到一定的限制。
上个世纪90年代，吊舱式推进方式的问世，极大的促进了电力推进的发展。
ABB 、Siemens 等公司研发出新的主推进系统和控制系统，在破冰船和豪华游轮上得到成功的运用，标志着电力推进又向前迈了重要的一步。
船舶电力推进系统包括变频器、推进电机和螺旋桨等。
1 船舶电力推进系统建模1.1 推进电机建模在建立PMSM 的数学模型时，为了更加清楚明了的分析PMSM ，根据PMSM 的特征，对PMSM 做一些合理假设是十分必要的。
在对PMSM 进行数学建模时，做出以下假设。
（1）忽略电机铁芯的饱和；（2）不考虑电机磁滞损耗和涡流；（3）PMSM 定子上产生的电流为对称的三相正弦波。
在分析PMSM 的数学模型时，定义ψs 为定子磁链矢量；ψf 为转子永磁体磁链矢量；δ为定转子磁链夹角；θr 为转子磁链与α轴的夹角；θs 为定子磁链与α轴之间的夹角；[x u x v x w ]为u-v-w 坐标系中相关的变量；[x α x β]为α-β坐标系中相关的变量。
船舶电力推进系统建模与仿真研究文/胡俊 余峰 李加刚 郝少鹏 张斯其由此得到PMSM 在u-v-w 三相坐标系下的电压方程式为：（1）式中，R s 为定子绕组每一相电阻；p 为微分算子。
PMSM的磁链方程为：（2）式中，L uu (θr )为定子绕组自感系数；M uv (θr )为定子绕组互感系数。
从PMSM 数学模型可以看出，在u-v-w 三相坐标系下为一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，求解非常困难。
PMSM 在u-v-w 三相坐标系下的数学模型，可以通过Clarke 变换，得到其在α-β两相静止坐标系下的数学模型，其电压方程为：（3）PMSM 的电磁转矩方程式为：（4）式中，T e 为电机电磁转矩；p 为电机磁极对数。
Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建及系统故障仿真测试分析电气工程及其自动化毕业论文
摘要电力工业迅速发展，电力系统规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。
论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。
本文做的主要工作有：（1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建（2）系统故障仿真测试分析通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。
关键词电力系统；暂态稳定；MATLAB；单机—无穷大；AbstractWith the rapid development of power industry, the scale of power system is increasingly large and complex, all kinds of fault, to power plants and power plants and users in a variety of power equipment safety threat, and is likely to lead to the expansion of power system accident, from the technical and safety considering direct electricity experiment was carried out on the possibility is very small, urge electric power simulation are used to solve these problems, according to the power supply system of power grid power circuit model, as a result, paper use MATLAB dynamic simulation software Simulink has set up a simulation model for the single - infinite power system, can satisfy the needs of the running of a fault may encounter a variety of ways.Paper R2009b with MATLAB toolbox power system as a platform, through SimPowerSyetem set up power system in the operation of the common single - infinity system model, design the various kinds of short-circuit ground fault occurs in the system and simulation results of fault removed.The main work is :(1) Building this simulation system of single - infinite under Simulink(2) Fault simulation test analysis of systemThrough examples, if this method to the power system fault diagnosis, fast fault detection and diagnosis, automatic for improving the stability of power system has important significance.keywords：Single—infinite；SimPowerSyetem；Short circuit faults；Wavelettransform目录绪论 (1)第一章电力系统稳定性概述 (1)1.1 电力系统的静态稳定性 (1)1.2 电力系统的暂态稳定性 (1)第二章基于MATLAB的电力系统仿真 (3)2.1 电力系统稳定运行的控制 (3)2.2 MATLAB及SimPowerSystem简介 (3)2.3 配电网的故障现状及分析 (4)2.4 暂态稳定仿真流程 (5)第三章单机—无穷大暂态稳定仿真分析 (5)3.1 电力系统暂态稳定性分析 (6)3.1.1 引起电力系统大扰动的原因 (6)3.1.2 定性分析 (6)3.1.3 提高电力系统稳定性的措施 (8)3.2 单机—无穷大系统原理 (9)第四章Simulink下SimPowerSystem模型应用 (12)4.1 仿真模型的搭建 (12)4.2 运行效果仿真图 (13)4.2．1 改变故障模块中的短路类型 (13)4.2．2 改变系统中的元件参数(改变线路的电阻) (17)4.3 加入电容补偿器后的的仿真图 (18)4.4 小结 (22)第五章结论和展望 (22)参考文献 (24)致谢 (25)绪论随着电力系统规模不断扩大，系统发生故障的影响也越来越大，尤其大区域联网背景下的电力系统故障将会给经济、社会造成重大经济损失，因此保证电力系统安全稳定运行是电力生产的首要任务。
基于matlab电力系统故障分析与仿真[精选五篇]
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基于matlab电力系统故障分析与仿真[精选五篇]第一篇：基于matlab电力系统故障分析与仿真课程设计说明书题目名称：基于Matlab的电力系统故障分析与仿真系部：电力工程系专业班级：电气工程学生姓名：学号指导教师：完成日期：2018年X月X日XX学院课程设计评定意见设计题目基于Matlab的电力系统故障分析与仿真系部电力工程系_________ 专业班级电气工程学生姓名______________ 学生学号评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日（此页背书）评定意见参考提纲：1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2、学生的勤勉态度。
3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
XX学院电力工程系课程设计任务书2017-2018学年1 学期2018年 1月 X 日专业电气工程及其自动化班级电气工程1 课程名称电力系统仿真设计题目基于Matlab的电力系统故障分析与仿真指导教师起止时间 2018.1.8-2018.1.19 周数 2 设计地点实验楼设计目的：本次设计旨在学习和掌握电力系统仿真的基本方法。
通过MATLAB/SIMULINK仿真软件，使所学的专业知识和技能能够得到灵活运用，包括电力系统的建模，参数设置，短路故障设置或潮流计算，结果分析及波形调试等。
从建模与仿真、数据分析、工程系统分析等方面培养和提高解决实际电力系统的短路与潮流计算的能力以及电力系统综合分析的能力。
设计任务或主要技术指标：1、原始资料分析；2、通过MATLAB/SIMULINK软件建立电力系统仿真模型；3、参数、短路故障设置及仿真调试；4、观察不同短路点及短路类型时的电压和电流波形；5、潮流计算结果处理及功率损耗分析等。
设计进度与要求：第1天：资料分析及参考相关设计手册、规范及电力技术标准；第2-3天：根据实际电力系统建立仿真模型；第4-5天：各元件参数设置与调试；第6-7天：短路点及不同短路类型的设计；第8-9天：仿真调试运行及结果处理分析；第10-11天：各短路、短路类型情况下电压电流波形分析和潮流计算及其结果分析；第12-13天：设计说明书的撰写及修改完善；第14天：答辩，上交合格报告。
【开题报告】基于MATLABsimulink的船舶电力系统建模与故障仿真
开题报告电气工程及其自动化基于MATLAB/simulink的船舶电力系统建模与故障仿真一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1、本课题国内外研究动态船舶电力系统是一个独立的、小型的完整电力系统，主要由电源设备、配电系统和负载组成。
船舶电站是船上重要的辅助动力装置，供给辅助机械及全船所需电力。
它是船舶电力系统的重要组成部分，是产生连续供应全船电能的设备。
船舶电站是由原动机、发电机和附属设备（组合成发电机组）及配电板组成的。
最近几年，船舶电站采用电子技术、计算机控制技术，实现船舶电站自动化和船舶电站的全自动控制，实现无人值班机舱。
船舶自动化技术正朝着微机监控、全面电气、综合自动化方向发展。
船舶电站运行的可靠性、经济性及其自动化程度对保证船舶的安全运营具有极其重要的意义。
国外的某些造船业发达的国家在二十世纪中叶就着手船舶电力系统领域的探索，在船舶电力系统稳态、暂态过程等方面进行了细致的研究。
近些年来，挪威挪控公司困.R.co咖l)、英国船商公司(TRANSS)、德国西门子公司(SIEMENS)、-日本三菱公司(MITSUBISHD等大公司开始进行船舶电力系统的建模与分析方面的研究工作。
国内针对船舶电力系统的研究起步相对较晚，虽然取得了一定成果，但在理论先进性、系统完整性等方面还存在一定差距，这也在一定程度上导致了目前国产船电设备与世界主要造船国家船电设备存在一定差距、装船率偏低等一系列问题。
目前,国内外最常用的建模软件有四中：分别是：matlab、lingo、Mathematica和SAS。
MATLAB用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
Matlab开发效率高，自带很多数学计算函数，对矩阵支持好。
Lingo可以用于求解非线性规划，也可以用于一些线性和非线性方程组的求解等，功能十分强大，是求解优化模型的最佳选择。
基于Simulink的船舶运动模型的建立与仿真
摘要船舶运动数学模型是船舶运动仿真与控制问题的核心。
目前，船舶运动数学模型建模中主要有两大流派：以Abkowite为代表的整体型结构模型和日本拖曳水池委员会（JTTC）提出的分离型结构模型，简称MMG模型。
本文主要是对于船舶的回转运动进行研究，采用的是MMG模型。
根据13000T散货船的主要参数，通过计算求出所需的相关量，建立了船舶的线性响应型模型。
在此模型的基础上，利用MATLAB中的Simulink模块将此数学模型在该软件中建立一个仿真模型。
在Simulink中对建立的仿真模型进行运行得到船舶运动参数。
通过Simulink的外部模式将仿真结果变成实时输出数据，利用RS232发送并接受数据，用Visual C++连接数据库和RS232的数据提取，再利用Visual C++与SQL的接口读取数据，并通过OSG进行实现船舶回转运动的可视化虚拟仿真。
关键词：船舶回转运动；数学模型；Simulink；视觉仿真；OSGAbstractThe ship motion mathematical model is the problem’s core about the ship motion simulation and control. Currently, there are two major schools in the ship motion mathematical model’s modeling: the overall structure model represented by Abkowite and the separation of structure model referred to as the MMG model proposed by the Japan Towing Tank Committe e (JTTC). This article mainly research on the rotary movement of the ship, using the MMG model. Based on the 13000T bulk carrier’s main parameters, we obtain the required relevant amount by calculating. Then we establish the linear response model of the ship. On the basis of this model, we transfer this mathematical model into a simulation model with the Simulink module of MATLAB. In Simulink, we get the ship motion parameters through running the simulation model. Through Simulink’s external mode, we converse the simulation results into real-time output data, using a standard serial port RS232 to send and receive data. Then we use Visual C++ to connect the database with RS232 data extraction. Using Visual C++ interface with SQL to read database, and conducted by OSG to enable visualization of the ship turning motion of the virtual simulation.Keywords: ship turning motion；mathematical model；Simulink；visual simulation；OSG目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究现状 (1)1.2 本课题的意义 (2)第二章响应型船舶运动数学模型的建立 (4)2.1 线性响应模型 (4)2.1.1 线性船舶运动数学模型的建立 (4)2.1.2 线性响应模型 (11)2.2 船舶运动的风、流干扰力数学模型 (12)2.2.1 风的干扰力数学模型 (13)2.2.2 水流的干扰力数学模型 (14)2.2.3 风和流共同作用下船舶的操纵模型 (15)2.3 模型参数的计算 (15)2.3.1 船舶质量与转动惯量的计算 (16)2.3.2 流体动力及流体动力导数的计算 (16)2.3.3 K、T、C的计算 (19)2.3.4 风、流模型中的参数计算 (19)第三章基于Simulink的船舶运动模型的建立与仿真 (21)3.1 Simulink的简介 (21)3.2 线性响应型船舶运动模型的建立 (22)3.2.1 流体动力模型的建立 (23)3.2.2 操纵性指数K、T模型的建立 (29)3.2.3 线性响应型船舶运动模型的建立 (30)3.3 风、流模型的建立 (31)3.3.1 风力模型的建立 (31)3.3.2 流力模型的建立 (34)3.3.3 附加舵角δ∆模型的建立 (34)3.4 模型的整合 (35)3.4.1 压缩子系统 (35)3.4.2 模型的组合 (36)3.5 仿真试验 (38)3.5.1 回转试验 (38)3.5.2 风对船舶运动影响 (40)3.5.3流对船舶运动的影响 (41)3.5.4 结论 (42)第四章Simulink与数据库的连接及视觉仿真的实现 (43)4.1 Simulink模型仿真结果的实时输出 (43)4.2 利用VC++连接数据库与RS232的数据提取 (44)4.3 利用0SG实现视觉仿真 (47)第五章结论 (51)5.1 存在的问题及解决方案 (51)5.2 发展前景 (51)致谢 (52)参考文献 (53)附录I (54)第一章绪论1.1 课题研究现状船舶运动控制以其重要性和复杂性仍然是国内外研究的热点领域。
基于matlab的电力系统故障分析与仿真(毕业论文毕业设计)[管理资料]
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毕业设计（论文）基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真学号：姓名：专业：电气工程及其自动化系别：指导教师：二〇一三年六月毕业设计（论文）基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真学号：姓名：专业：电气工程及其自动化系别：指导教师：二〇一三年六月北京交通大学毕业设计（论文）成绩评议题目：基于MATLAB的电力系统故障分析与仿真系别：专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导教师建议成绩：84评阅教师建议成绩：86答辩小组建议成绩：82总成绩：84答辩委员会主席签字：年月日北京交通大学毕业设计（论文）任务书北京交通大学毕业设计（论文）开题报告北京交通大学毕业设计（论文）指导教师评阅意见北京交通大学毕业设计（论文）评阅教师评阅意见北京交通大学毕业设计（论文）答辩小组评议意见毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。
本人签名：日期：毕业设计（论文）使用授权书本人完全了解北京交通大学有关保管、使用论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。
本人签名：日期：摘要本设计分析了电力系统短路故障的电气特征，并利用Matlab/Simulink软件对其进行仿真，进一步研究短路故障的特点。
通过算例对电力系统短路故障进行分析计算。
然后运用Matlab/Simulink对算例进行电力系统短路故障仿真，得出仿真结果。
并将电力系统短路故障的分析计算结果与Matlab仿真的分析结果进行比较，从而得出结论。
基于Matlab 的电力系统故障的仿真分析
基于Matlab 的电力系统故障的仿真分析计算机仿真技术已成为电力系统研究、规划、设计和运行等各个方面的重要方法和手段,由于Matlab 具有很良好的开发性、高效的数据仿真分析, 特别是信号处理和直观的图形显示功能,且Matlab/ Simulink 环境下的PSB 模型库及Simulink强大的二次开发功能和丰富的工具箱,能快速而准确地对电路及更复杂的电气系统进行仿真、计算. 因此,它已成为电力科研工作者和工程技术人员应用它来进行电力系统有关问题的仿真分析和辅助设计的理想工具.文章介绍了Matlab/ Simulink 的基本特点及应用Matlab 进行电力系统仿真分析的基本方法和步骤,探讨了综合利用其Simulink 环境、电力系统模块库和相关工具进行电力系统的控制设计和仿真分析,通过对具有同步发电机光控励磁系统的电力系统故障仿真分析,说明了Matlab 在电力系统仿真中强大的功能.1 应用Matlab/ Simulink 进行电力系统仿真分析的基本方法1. 1 Simulink 环境下仿真工具图形编辑器( Power System Blockset 以下简称PSB) 是一个图形编辑器工具,在Simulink 环境下能建立电力系统原理并进行仿真计算. PSB 库提供了电力系统仿真通用的元件和装置,包括RLC支路和负载、变压器、传输线、避雷器、电机、电力电子装置等. 只需通过点击和拖放PSB 库内的模型即可建立用户所需要的电力系统仿真原理图,并利用模型元件的对话框来设置相关参数. 使用Simulink 提供的示波器模型,可显示观测点处的仿真结果及其波形.1. 2 模型库根据电力系统各种电气设备特性,可将PSB 库内的模型分为电源、元件、电力电子器件、电机、连接器和测量等部分. 元件包括单相RLC 支路和和负载模块、变压器、互感器、π型传输线、避雷器、断路器、n 相分布参数线路模型等. 利用Simulink 二次开发功能,可方便地编辑出更复杂的元件模型和集成参数对话框. 电力电子包括通用的半导体元件,每个元件(除二极管外) 都有门极控制输入端和Simulink 输出端,可显示开关的电压和电流值. 电机包括简化的和详细的同步电机、异步电机、励磁机、永磁同步电机和涡轮机等. 每个模块有一个Simu2link 输出来显示内部变量状态值.1. 3 仿真方法和步骤Matlab 实现对电力系统的仿真和分析至少有二种独立的方法.1) 传统的编程方法,即通过大量的代码来实现电力系统的建模、稳态计算和暂态分析等等;但由于Matlab 提供了用户可以直接调用已有的高性能数值计算. 如矩阵求逆、数值微积分等等,较使用C 或Fortran 语言开发其源程序却要简洁得多,可节省大量内存空间和开发时间.2) Simulink 平台上进行仿真分析,按建模方法分为器件级仿真(又称为物理建模) 和系统仿真(又称为数学建模) . 其中器件级仿真是利用Mat2lab 的PSB 中固有元件模型构建新元件的物理模型,该方法一般适用于探讨元件的内部性能;系统仿真是利用MatlabPSimulink 中的控制模块来构建新元件的数学模型,该方法是研究元件的外部特性. 在MatlabPSimulink 平台上,借助于鼠标点击和拖放以及一些必要的参数设置即可实现对电力系统的稳态和暂态分析,并可方便地研究各种先进的控制方法对电力系统的控制效果. 实际上,在实际应用中,特别是对复杂电力系统的仿真分析,两种方法通常交替融合使用.应用Matlab 进行电力系统仿真的主要步骤为:a 系统模型的建立;b 设置仿真参数和控制算法的实现;c 进_______行动态仿真(包括稳态分析和暂态仿真) ;d 结果分析.2 仿真实例使用Matlab6. 0 的Simulink 建立单机对无穷大系统的仿真模型如图(1) 所示.单机即光控励磁图1 光控励磁同步发电机系统故障模型系统同步发电机[1 ] ;无穷大系统模型,用powerlib中inductive source with neutral 模块表示;发电机模型(synchronous machine) 、变压器模型(linear trans2formerd ,yg) 以及调速系统模( hydraulic turbineand governor 即HTG) ;系统负荷10mV;故障时间由Timer 模块控制. powergui 模块中的machine loadflow ;Bus type 为pv generator ;仿真参数如下:同步发电机容量200MW ;UAB = 15. 75kV;变压器容量240MVA;电压变比15. 75kVP230kV.其仿真结果:当Fault 模块为单相故障时,模块内部构成如图2 (a) 所示,以A 相故障为例.其中负荷为10MW, 选择SimulationPStart 按钮,开始仿真. 在t = 1s 发生故障切除后母线电流、电压波形,用Matlab6. 0 中Subplot 及Plot 命令绘出仿真结果,如图3 (a) 所示.当Fault 模块为两相接地故障时,见图2 (b) ,以A、B 两相短路,测得A 相电压、电流波形,如图3 (b) 所示.当Fault 模块为三相接地故障时,见图2 (c) ,测得A 相电压、电流波形,如图3 (c) 所示.由上述三种短路故障时的仿真波形图可看出光控励磁系统同步电机- 无穷大系统在故障过程中的动态响应过程,恢复正常运行时的电压基准值相对稳定.图2 Fault 模块故障模型图3 故障电压波形图压力锅的强度就由该部位控制. 从计算结果可以看到,当锅内压力为80KPa 时,牙边缘处的应力是88. 7MPa ,而当锅内压力达到泄压压力160KPa 时,该处的应力达到177. 4MPa. 因此,如何降低锅牙处的应力成为压力锅设计与分析的一个焦点.3) 压力锅其余部位的应力在表1 中均不大.如,当锅内压力达到160KPa 时,锅底部分的应力是34. 3MPa ,牙槽部分是47. 4MPa ,离材料的极限应力较远,具有较多的安全储备. 但若考虑到压力锅长期使用下的疲劳以及锅底受热部分在高温下材料性质的降低,则该应力也就是恰当的应力水平了.4 结论利用有限元软件ANSYS 对压力锅进行了三维应力分析,部分数据与薄壁圆桶计算结果对比,本文计算结果是可靠的. 牙体及附近是压力锅的最大应力所在部位,其最大应力在报警压力时达到177MPa ,当锅内压力进一步增大时,该应力还将增加,直至达到屈服应力和破坏应力而造成压力锅“爆锅”. 因此,在压力锅设计时,应对牙部仔细分析,以降低牙部的应力,增加压力锅的安全性.参考文献:[1 ] GB13623～2003 ,铝压力锅安全及性能要求[ S] .[2 ] 王勖成,邵敏. 有限单元法基本原理和数值方法[M] 北京:清华大学出版社. 1997. 97～98.[3 ] 刘鸿文. 材料力学[M] . 北京:高等教育出版社,1992.285～289.[4 ] 龚曙光. ANSYS 工程应用实例解析[M] 北京:机械工业出版社,2003. 103～117.(上接第47 页)结论通过对整个系统的仿真,可以得到以下结论:1)Matlab6. 0 中的PSB 是一种专门应用于电力系统动态仿真的工具箱,其中的电力系统的元件模型相当丰富,模糊逻辑控制可通过工具箱中用户界面建立的模糊推理系统FIS(Fuzzy InferenceSystem) 来实现,用户还可以利用Matlab 本身的一些工具来建立自定义模型.2) 当改变元器件本身的参数,如电机的功率、转子和定子的电阻、电感,负载的功率、变压器的容量等,就能实现对电力系统不同工况下运行过程的仿真分析,便于对不同参数和负载情况进行比较.3) 利用Matlab 可以方便地进行电力系统潮流计算、稳态分析、暂态仿真和新元件的设计及测定. 界面灵活、开放直观、互动性强等优点.4) 由于PSB 简化了开关元件的处理,认为是理想模型,在提高仿真速度、简化电路设计的同时,对系统的暂态过程描述不够精确.参考文献:[1 ] 盛义发,邓国扬,王浩宇,等. 同步发电机新型励磁系统的研究[J ] . 南华大学学报,2002 (4) :24～27.[2 ] 邓国扬,盛义发. 基于MatlabPSimulink 的电力电子系统的建模与仿真[J ] . 南华大学学报,2003 (1) :1～6.[3 ] 清源计算机工作室.Matlab6. 0 基础及应用[M] . 北京:机械工业出版社,2001.[4 ] 何仰赞,温增银,汪馥英,等. 电力系统分析[M] . 武汉:华中理工大学出版社,1996.。
基于MATLAB／GUI的船舶发电系统仿真软件设计的研究
ｃ 压气 机 一 Ｂ 燃烧 室 ＿ Ｈ一 Ｔ 高压 涡轮 卜负载 Ｌ 一 力涡轮 Ｔ动 Ｖ 纯流动连 接段容积 一
图 １ 分 轴 燃 气 轮 机 物 理 模 型， 意 图 下
１ １ １ 惯性 环节 ．．
作者简 介 ： 应雨龙 （９ ７一 ， ， １８ ） 男 硕士生 ， 事船舶动力装置 总体性 能研 究。 从
３ ８
燃气机技术
第２ ５卷
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个参 数 ， 即该 部 件 就 有 一 个 完 全 确 定 的 工 作 状 态 。 根据 确定 的工 作 状 态 ， 用式 （ ） 式 （ ０ 就 可 以 利 ７与 １）
图１ 是某分轴燃气 轮机 的物 理模型示 意 图 ， 型 模 中有 高压 涡轮 转子和动力 涡轮转子共 两个转 子 ， 它们 均是转动惯性 环节 ， 分别 用 ｌ， 表 示 。模 型 中有 两 ， 个容积惯性 环节 ： 一个 容 积 位 于 压气 机 与 高压 涡
轮之间 ， 包括燃 烧室 的容积及 压气机 与高压 涡轮之 间 的管道容 积 ； 另一 个容 积 位 于高 压 涡轮 与 动力 涡 轮之 间 ， 两涡轮之 间的纯流动连接 段容积 。 包括
真系统操作更为人性化 ， 减轻使用者 的操作需求 。
ｌ 燃 气 轮 机 发 电 系统 数 学模 型
１ １ 燃气 轮 机数 学模 型 ．
燃 气轮 机 由压气 机 、 烧 室 、 燃 涡轮 等部件 组 合而 成 ， 的总体性 能 与这 些 部 件 的特 性 密 切 相 关 。在 它 建模 时采 用模 块 化 建模 的思 想 ， 对某 型分 轴 燃 气 轮
基于Simulink的船舶电力系统仿真研究
基于Simulink的船舶电力系统仿真研究
侯新国;潘昕;冯源
【期刊名称】《计算技术与自动化》
【年(卷),期】2016(35)1
【摘要】针对传统用C++语言编写船舶电力系统模型的方法较为复杂的特点,将Simulink仿真与C++语言相结合,建立船舶电力系统基本模型.根据Simulink仿真发电机模块与算法的特点,结合模拟训练中实时性的要求,对基本模型进行改进,构建两种适用于不同算法的船舶电力系统仿真模型.仿真结果表明,定步长算法下的仿真模型可满足模拟训练实时仿真的要求;变步长算法下的仿真模型结合多项式拟合算法,可得到与实时仿真基本相同的结果.因此,两神仿真模型均适合于基于模拟训练的船舶电力系统.
【总页数】4页(P18-21)
【作者】侯新国;潘昕;冯源
【作者单位】海军工程大学电气工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电气工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电气工程学院,湖北武汉430033
【正文语种】中文
【中图分类】TP183
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基于MATLAB的船舶电力系统建模及其分析
基于MATLAB的船舶电力系统仿真建模及其分析摘要船舶犹如一个可移动的海上城市，它的许多设备都需要使用电能，因此在船上都配备有由发电、配电和用电所组成的独立系统——船舶电力系统。
随着船舶的大型化和自动化程度的不断提高，越来越多的船用设备需要用电能来驱动和控制，使船舶电力系统日益趋于复杂庞大，船舶电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。
美国Mathworks 公司于1998年推出的MATLAB 仿真软件包含许多电力系统和电力驱动的专用元件，将复杂的电力系统模块化，使用简单，功能也比较全面，有利于船舶电力系统的建模仿真及其分析。
本文将应用MATLAB软件对船舶电力系统进行建模，并对其进行故障分析。
通过对本文之研究工作，充分掌握船舶电力系统的运行特性，以达到改善其自身性能、造福现代海运事业的目的。
关键词：船舶电力系统 MATLAB建模与仿真自动化船舶电力系统的概况电能是船舶航行和作业的最主要的能量来源。
电能既可由其他形式的能量转换而来，又可以转换为其他形式的能量；电能易于输送和分配，又便于调节、控制和测量，并有利于实现生产过程的自动化。
信息技术和其他高新技术都是建立在电能应用基础之上的。
因此，电能在船舶中的应用极为广泛。
电能是船舶运行的主要能源和动力，船舶设备实现了电气化后，可以大大改善船舶综合性能、提高运行质量，并有利于实现全船自动化。
另一方面，如果供电中断，则对船舶运行和安全造成严重后果。
因此，船舶电力系统对于船舶运行及其安全具有十分重要的意义。
船舶电力系统主要由电源、配电装置、电力网和电力负载组成。
船舶电力系统的电源、配电装置、电力网和负载之间的关系，船舶电力系统结构图如图1所示。
G1M1M2EGscM3M4G2 G3ACBISM1ACB2ACB3ISW2MCB MCB1MCB2MCB3MCB4MCB5MCB6MCB7MCB8MCB9DCB380/220VTr MCBISBDCBIDSBRSBEDSBEACBETr380/220EISBESBEMCB图1船舶电力系统结构图G-主发电机；EG-应急发电机；ACB-发电机主开关；EACB-应急发电机发电机主开关；MSB-主配电板；ESB-应急配电板；MCB-配电开关；M-电动机；DSB-分配电板；RSB-无线电分配电板；EMCB-应急发配电开关；ISW-隔离开关；ISB-照明配电板；EISB-应急照明配电板；IDSB-照明分配电板；EDSB-应急分配电板；Tr-照明变压器；ETr-应急照明变压器；SC-岸电箱船上的电源装置通常是柴油发电机组和蓄电池。
基于MatlabSimulink的电力系统故障仿真与
基于Matlab/Simulink的电力系统故障仿真与分析112孙 浩 李 艳 张玉欣（1.吉林化工学院 信息与控制工程学院 电气工程系 吉林 吉林 132022；2.北华大学 电气信息工程学院 吉林 吉林 132021）摘 要： 以单机无穷大系统为例，研究系统发生短路故障后故障点的电压电流情况。
利用Matlab软件，在Simulink仿真平台上搭建短路故障模型进行仿真，仿真波形符合理论分析，表明Matlab具有强大的仿真功能，有助于提高电力系统研究和设计的效率和可信度。
关键词： 电力系统；短路故障；Simulink中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1120023－02U S =220kV。
用三相故障元件来模拟短路故障，通过参数设置，该模0 引言块可以对相相和相地故障进行模拟。
通过Transition times可设置电力系统是一个大规模、时变的复杂系统，对国民经济起故障时间段，故障起始时间设为0.1s，切除时间设为0.25s。
其余着非常重要的作用。
随着电力工业的发展，在电力系统的研参数可用模块的默认值。
究、规划设计中，仿真软件的应用越来越广泛。
MATLAB仿真软件简单易学，使用方便，且提供了丰富的工具箱资源。
对于电力系统仿真，常用的模块库为标准SIMULINK模块库和电力系统模块库。
在Simulink仿真平台上搭建电力系统模型，若工具箱中现有元件模型达不到系统仿真的要求，可以建立子系统并进行封装[1]，使我们可以更加深入地研究电力系统的行为特性。
本文主要利用Matlab软件，在Simulik仿真平台搭建模型，设置参数，对系统短路故障进行仿真，仿真波形与理论分析相符。
1 电力系统短路故障仿真电力系统的故障可分为简单故障和复合故障。
简单故障指的是电力系统中某一处发生短路或断相故障的情况，而复合故障则是指两个以上简单故障的组合。
短路故障包括三相短路、图2 系统仿真模型单相接地短路、两相短路和两相短路接地；断相故障包括断一相、断两相故障。
基于Simulink的船舶电力系统的仿真
车模 型， 以及一 次调频 和二次调频模 型 ， 利用上述模型进行了同步发电机并联运行 的仿真试 验。仿真结果验证 了所搭建的模 型的准确性 。 关键词
Ｃｌ ａ ｓ ｓ Ｎｕ ｍｂ ｅｒ ＴＭ ３ １ ４
１ 引 言
船舶电站是船舶 的重要 组 成部分 之～ ， 随着 我 国海 上 航运 事业 的不断发展 ， 船舶的大型化 、 高速化 和 自动化趋 势 日益 明显 。为满足船舶 高 负荷运 行工 况用 电量 的需 求 ， 如 靠离码 头、 进 出狭窄水道 等都要提高 电网的容量 ， 这通 常需 要发 电机并 联运行 。同步发 电机并 联 运行 时 ， 需 要进 行 同 期并列操 作以及调频调载 ， 将发 电机组安全 可靠 、 准确快 速
申 喜 唐
武汉
颖 魏 文轩 王 庆 红
４ ３ ０ ０ ６ ４ ） （ ２ ． 武 汉 科技 大 学 武汉 ４ ３ ０ ０ ８ １ ）
（ １ ． 中 国 舰 船 研 究 设 计 中心
摘
要
Hale Waihona Puke 同步发 电机 的并联 运行包括并车和负载转移过程 ， 通过利用 ＭＡＴＬ Ａ ＷＳ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ中的模块 ， 搭建 了同步发 电机 自动准同期并 同步发 电机 ；自动准 同期 ；一次调频 ；二次调频
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕｓ ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ’Ｓ ｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎｇ ｉ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｓ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｑ ｕ ａ ｓ ｉ — ｓ ｙ ｎ ｃ ｈｒ ｏ ｎｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ １ ｏ ａ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
基于MATLAB的电力系统故障仿真与检测技术研究
基于MATLAB的电力系统故障仿真与检测技术研究电力系统是一个复杂的动态系统，在运行过程中，经常会发生故障。
本论文针对电力系统常见的4种短路故障（三相短路、单相接地、两相短路、两相短路接地）进行了理论分析，并利用MATLAB/Simulink 仿真软件搭建出了仿真模型，仿真出了4种短路故障短路点的电压与电流波形，而且，利用三相序量分析器将短路点电压与电流分解得到了A相的正序、负序和零序分量，结果表明，仿真与理论分析相一致。
通过比较不同故障短路点的电流波形可知，三相短路故障短路点电流最大，危害最严重；通过比较不同故障短路点的电压与电流序分量波形可知，单相接地短路故障和两相接地短路故障均含有正序、负序和零序分量；而两相短路故障只含有正序和负序分量。
最后介绍了常用的短路电流检测方法，重点研究了利用负序和零序分量的短路电流检测方法，研究表明：以负序分量为特征量的检测方法在各种情况下，从反应程度和快速性上来说都十分理想。
目录1引言 (2)1.1研究背景和意义 (2)1.2本论文主要工作 (3)2电力系统故障类型及理论分析 (3)2.1电力系统的构成 (3)2.2故障概述 (4)2.3各种短路故障的理论分析 (5)2.3.1三相短路故障的分析 (5)2.3.2单相接地短路故障的分析 (8)2.3.3两相短路故障的分析 (10)2.3.4两相接地短路故障的分析 (12)2.4本章小结 (14)3基于MATLAB的故障仿真分析 (15)3.1 MATLAB简介 (15)3.1.1概述 (15)3.1.2 MATLAB的电力系统工具箱介绍 (15)3.2电力系统仿真模型的建立与仿真参数设置 (16)3.2.1电力系统仿真模型的建立 (17)3.2.2仿真参数设置 (18)3.3电力系统短路故障仿真结果及分析 (22)3.3.1三相短路故障仿真分析 (22)3.3.2 A相接地短路故障仿真分析 (24)3.3.3 BC两相短路故障仿真分析 (25)3.3.4 BC两相接地短路故障仿真分析 (27)3.3.5本章小结 (29)4基于序分量的短路电流检测技术的研究 (30)4.1短路电流检测技术概述 (30)4.2序分量检测技术的原理及实现 (30)4.3本章小结 (34)5结论与展望 (36)1 引言1.1研究背景和意义电力系统运行的基本要求就是：保证可靠地持续供电；保证良好的电能质量；保证系统运行的经济性[1]。
船舶电力系统建模与仿真研究
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船舶电力系统建模与仿真研究
目录
01 一、船舶电力系统的 背景与现状
02 二、建模技术综述
03 三、仿真方法研究
04 四、应用场景与优势
05 五、未来发展方向
06 参考内容
随着现代船舶行业的不断发展，船舶电力系统在船舶运行及性能优化中的地位 日益凸显。船舶电力系统的稳定性和效率直接影响到船舶的安全与经济性能。 为了提高船舶电力系统的性能，开展船舶电力系统建模与仿真研究工作显得尤 为重要。
五、未来发展方向
随着科技的进步和船舶电力系统的日益复杂化，未来船舶电力系统建模与仿真 技术将面临更多的挑战和机遇。以下几个方面可能是未来的发展方向：
1、模型复杂度提升：随着电力系统的不断发展，需要建立更加精细和复杂的 模型来描述电力系统的行为。例如，可以考虑引入更多非线性元件和动态元件， 以更好地模拟电力系统的实际运行情况。
二、建模技术综述
船舶电力系统的建模技术主要包括物理建模、数学建模和混合建模三种方法。 物理建模是根据电力系统的实际物理结构建立模型，具有直观性和准确性；数 学建模则是根据电力系统的运行规律和性能特点建立模型，具有灵活性和通用 性。混合建模综合了物理建模和数学建模的优点，能够更加精确地模拟电力系 统的运行状态。
1、船舶自动化控制：通过将电力系统模型与自动化控制系统相结合，可以实 现电力系统的自动监控和调节。例如，可以根据模型预测电力系统的负载情况， 自动调节发电机的输出功率，保证电力系统的稳定运行。
2、电力需求响应：在电力需求响应系统中，船舶电力系统模型可以用于分析 和预测电力需求的变化。通过优化模型的参数和算法，可以实现电力需求的精 确预测和响应，提高电力系统的运行效率和稳定性。
2、考虑不确定性因素：在实际运行中，船舶电力系统的状态和性能受到多种 不确定性因素的影响，如环境条件、操作条件和设备老化等。未来的研究可以 尝试将这些因素纳入模型中，以提高模型的预测能力和可靠性。
基于Simulink的船舶电力系统仿真研究
基于Simulink的船舶电力系统仿真研究作者：侯新国潘昕 冯源来源：《计算技术与自动化》2016年第01期摘要：针对传统用C++语言编写船舶电力系统模型的方法较为复杂的特点，将Simulink仿真与C++语言相结合，建立船舶电力系统基本模型。
根据Simulink仿真发电机模块与算法的特点，结合模拟训练中实时性的要求，对基本模型进行改进，构建两种适用于不同算法的船舶电力系统仿真模型。
仿真结果表明，定步长算法下的仿真模型可满足模拟训练实时仿真的要求；变步长算法下的仿真模型结合多项式拟合算法，可得到与实时仿真基本相同的结果。
因此，两种仿真模型均适合于基于模拟训练的船舶电力系统。
关键词：船舶电力系统；模拟训练；实时仿真中图分类号：TP183文献标识码：A1引言随着信息技术的发展，在船舶上，电力监控系统逐渐取代传统的人工手动控制。
船舶装备电力监控系统后，必须对船员进行相应的培训辅导，使其尽快掌握必要的基础知识和实际的操作技能。
由于C++语言的通用性，选择由C++语言开发船舶模拟训练系统[1]。
然而，对于船舶电力系统实时仿真模型，如果仅用C++语言编写，工作较为繁琐。
Matlab中Simulink工具提供了丰富的电力及电气系统元件模型，但是，基于Simulink的仿真属于伪实时仿真，其仿真时间并不与实际时间同步，其原因在于模型的复杂性使得软件无法在设定的时间范围内完成所有仿真过程。
而在模拟训练系统中，实时性是非常关键的。
因此，本文的重点在于如何将船舶Simulink模型转化为C++代码，并实现仿真的实时性。
文献[2-4]中通过Matlab提供的实时工作工具RTW将Simulink模型直接转化为C++程序，文献[5-6]更进一步，提出采用基于Windows平台的实时性扩展平台RTX。
但是，上述文献的基本代码转换方法对模型仿真算法有严格要求，在Simulink两种仿真算法中，RTW和RTX均只支持固定步长仿真算法的模型进行代码转换。
基于MatlabSimulink的电力变压器仿真建模及特性分析-(文献综述)
基于Matlab/Simulink的电力变压器仿真建模及特性分析二O一四年三月前言额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以k·V A或M·V A表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。
较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。
最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。
当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。
国内生产电力变压器较大的厂家有一开投资集团，中电电气，保变天威，西电集团，山东明大电器，山东电力设备厂等。
[2]当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。
二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。
主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。
[1]电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压〔电流〕变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压〔电流〕的设备在电力系统传送电能的过程中，必然会产生电压和功率两部分损耗，在输送同一功率时电压损耗与电压成反比，功率损耗与电压的平方成反比。
利用变压器提高电压，减少了送电损失。
[3]电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。
变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。
总之，升压与降压都必须由变压器来完成在过去十年的发展中，我国电力建设快速发展，成绩斐然。
其中，发电装机容量高速增长，电网建设速度突飞猛进，电源结构调整不断优化，技术装备水平大幅提升，节能减排降耗效果显著，电力建设实现了跨越式发展。
这为我国经济社会平稳较快发展提供了强大动力，对改善人民生活起到了重要支撑和保障作用。
国家统计局数据显示，2007-2011年，电力变压器制造行业的销售规模不断扩大，销售收入每年以13%以上的速度增长，2011年销售收入到达1784.36亿元，同比增长16.53%;实现利润总额102.14亿元，同比减少5.43%。
电气论文基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析
电气论文基于MATLAB的电力系统短路故障仿真于分析电力系统短路故障是电力系统中常见且严重的问题之一、对电力系统中的短路故障进行仿真分析可以帮助工程师更好地理解和解决该问题。
本文将介绍基于MATLAB的电力系统短路故障仿真与分析的方法。
首先，短路故障是电力系统中电流异常的一种形式，通常由设备故障或外部因素引起。
为了进行仿真，首先需要建立电力系统的数学模型。
在MATLAB中，可以使用节点或支路的导纳或阻抗矩阵来表示电力系统。
通过建立节点或支路的导纳矩阵，可以描述电力系统的电流和电压之间的关系。
其次，在进行短路故障仿真之前，需要确定故障类型和故障位置。
常见的短路故障类型包括对地短路、相间短路和两相短路等。
对于不同类型的短路故障，需要采用不同的电力系统边界条件来进行仿真。
然后，在进行短路故障仿真时，还需要考虑电力系统中各种设备的参数和特性。
这包括发电机、变压器、负载和传输线等设备的电流、电压和功率参数。
将这些参数考虑在内，可以更真实地模拟电力系统中的短路故障情况。
最后，在MATLAB中进行电力系统短路故障仿真后，可以对仿真结果进行分析和评估。
通过分析仿真结果，可以了解短路故障对电力系统的影响，并寻找解决故障的方法。
例如，可以通过改进保护装置或调整系统参数来减少短路故障对电力系统的影响。
综上所述，基于MATLAB的电力系统短路故障仿真与分析方法可以帮助工程师更好地理解和解决电力系统中的短路故障问题。
通过建立电力系统的数学模型，确定故障类型和位置，并考虑设备的参数和特性，可以进行准确的仿真。
通过分析仿真结果，可以找到解决故障的方法，进一步提高电力系统的可靠性和稳定性。
利用MATLAB SIMULINK进行船-泵-机匹配仿真
Ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ Ｏｆ Ｓ ｈ ｉ ｐ － － Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｊ ｅ ｔ － － Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ Ｂ ｙ Ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ
Ｃ ＨＥ Ｎ Ｗａ ｎ ｈ ｏ ｎ ｇ ，ＭＡＯ Ｆ ｕ ｋ ａ ｏ ，ＨＥ Ｑｉ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ
泵一 机 匹 水 流的反作 用力来 获得 ，并通 过操纵 及导航设 备 改变 航 速和推力 一功率 一航速 特性 曲线 ，因此船 一 喷 流方 向来 实现 对船舶 的操纵 。喷水 推进具 有抗 空泡 配设 计及研 究在 国内还是一个 较为 陌生 的领域 。本文 Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ Ｓ Ｉ Ｍ Ｕ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ 软件进 能力 强 、附体阻 力小 、噪音低 、传 动机构 简单 、适 应 利用 喷水 推进泵理论 ，借 助Ｍ 船一 泵一 机 ”匹配工作模 式仿 真 ，为喷水推 进泵选 变 工况能 力强 、船舶操 纵性能佳 等特 点 ，尤 其在 浅吃 行 “
Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ＆ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ设计与研究
利用ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ Ｓ Ｉ ＭＵ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ 进行船 一 泵一 机 匹配仿 真
陈万 宏 ，毛福 考 ，何秦 珊
（ 广州船舶及海洋工程设计研究院，广州 ５ １ ０ ２ ５ ０ ）
摘 要 ：本 文根据船舶阻力和选定的主机功率 、转速及初步布置 ，利用 喷水推进理论 ，借助Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ Ｓ Ｉ Ｍ Ｕ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ 仿真软件建立 “ 船一 泵一 机” 匹配 的仿真模 型，并进行仿真计算。将其与Ｃ Ｆ Ｄ 仿真计算 的结果进行 比 较 ，结果 表 明该 仿 真 方法 能较好 的解 决 “ 船一 泵一 机 ” 匹配 问题 。 关 键 词 ：Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ Ｓ Ｉ Ｍ Ｕ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ ；船一 泵一 机 匹配 ； 喷水 推进 中 图分 类 号 ：Ｕ６ ６ ４ ． ３ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
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文献综述
电气工程及其自动化
基于MATLAB/simulink的船舶电力系统建模与故障仿真前言
船舶电力系统是一个独立的、小型的完整电力系统，主要由电源设备、配电系统和负载组成。
船舶电站是船上重要的辅助动力装置，供给辅助机械及全船所需电力。
它是船舶电力系统的重要组成部分，是产生连续供应全船电能的设备。
船舶电站是由原动机、发电机和附属设备（组合成发电机组）及配电板组成的。
船舶电站运行的可靠性、经济性及其自动化程度对保证船舶的安全运营具有极其重要的意义。
船舶电力系统，作为一个独立的综合供电网络，既与陆上的大型供电网络有本质区别，又与由独立推进电站向推进电动机供电的情况不同。
首先，船舶电力系统的电源和负载具有可比性，一般来说，船舶推进功率通常占供电网络总功率的60%-70%甚至更大，这对负载和电源的管理、系统组成、配置以及运行控制和调度提出了更高的要求。
其次，在船舶电力系统中，以电力变换器与交流推进电动机的技术组合为核心的交流化技术得到了广泛的应用，而由此带来的电力谐波污染间题、变换器与电源以及传动系统之间的相互作用等问题，目前还缺乏有效的评估手段[1]。
船舶电力系统的建模方法有物理建模，数学建模，模块化建模。
常用的建模软件有matlab、lingo、Mathematica和SAS等。
MATLAB已经成为国际上最流行的科学计算与工程计算的软件工具，有人称它为“第四代”计算机语言，MATLAB 软件主要是由主包、Simulink和工具箱三大部分组成。
船舶电力系统的故障类型有短路，断路等故障。
船舶电力系统建模方法
文献[2]采用了数学建模方法,根据柴油发电机组的动态特性,研究了船舶电力系统模型的结构和原理,建立了船舶电力系统模型,该系统可以仿真船舶电力系统的许多运行工况。
给出了发电机组正常起动过程和滑油泵、侧推器先后起动时滑油泵电缆发生三相接地故障的仿真过程,对电力系统的参数整定和安全策略的选取有一定的参考价值。
文献[3]采用模块化建模方法，对船舶电力系统短路电流进行计算，船舶电力系统配电方式和保护装置选择，并对施耐德MerlinGerin品牌CompactNS系列塑壳式断路器的选型作了论述。
接着，绘制船舶电力系统一次二次系统图，电力系统布置图;船用电缆的选型和敷设。
最后，对船舶主配电板和应急配电板进行效用试验。
文献[4]采用了物理建模方法，分析了同步发电机转子运动相似准则及电性能相似条件，建立了以物理模型为主的船舶电力系统的复合仿真系统。
同步发电机、励磁系统和负载采用物理仿真;原动机及调速器采用数字仿真。
优点：系统仿真手段简单、物理过程直观。
船舶电力系统建模软件
文献[5]提出了一种基于节点电压的建模方法。
首次在船舶电力系统研究中引入并行计算，设计了一种适合船舶电力系统的并行算法，采用了国际上最先进的并行计算软件MPI进行编程仿真。
应用这种方法，成功地建立了某型船舶电力系统的仿真模型，并在仿真中实现了并行计算。
通过结果分析，该方法建立的模型可以真实地反映实际系统，设计的并行算法可以提高仿真速度。
文献[6]归纳总结电力推进船舶的电力系统的数学模型和基本原理的基础上，结合电力推进实验室的实验装置，应用仿真软件SABER搭建了电力推进船舶的电力系统的仿真模型，并对系统进行了仿真分析。
文献[7]根据对实际海运船舶电力系统的研究结果，建立了较精确的船舶柴油发电机系统模型和异步电动机模型，并应用MATLAB软件建立了某大型船舶电力系统模型，进行了系统模型的仿真运行，获得了一些重要结果。
优点：具有大量稳定可靠的算法库，编程效率极高计算和绘图功能强大；缺点：制作的应用程序界面操作性较差，对用户要求较高。
船舶电力系统故障类型
文献[8]深入地分析大型船舶发电机转子线圈匝间短路故障时的机械特征和电磁特性，发现转子匝间短路时励磁电流和无功功率的变化规律，提出分析和诊断匝间短路故障的方法。
文献[9]研究的船舶电力系统的网络故障重构是在船舶发生故障,通过故障定位和隔离的基础上,重新组合整个电力系统网络,以最大限度恢复供电。
根据船舶电力系统的特殊性,提出一种具有代表性的、易于扩展的船舶电力系统网络结构,进行了化简,使得该电力系统可以变成节点-支路表示的简单拓扑结构图。
然后,提出简易的三次搜索法来进行船舶电力系统的连通性识别。
总结
船舶电力系统是一个独立的、小型的完整电力系统，它随着电力系统的发展而发展。
船舶电站运行的可靠性、经济性及其自动化程度对保证船舶的安全运营具有极其重要的意义。
船舶电力
系统的建模有物理建模，数学建模和模块化建模，建模软件有MATLAB,SABER,MPI等。
主要对船舶电力的短路故障，网路故障等进行建模与仿真。
MATLAB/Simulink在船舶电力系统仿真应用中有非常大的作用。
Simulink仿真工具不仅广泛应用于数字信号处理、自动控制领域以及复杂的电子电路的仿真，对于电力系统的各元件的特性、电力系统各种运行装态的仿真，也可以起到事半功倍的效果。
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