基于Simulink的船舶电力系统的仿真
哈工大 计算机仿真技术实验报告 实验七 基于Simulink的简单电力系统仿真实验
实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验一、实验目的１）掌握Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库的应用； ２）掌握Simulink 的powergui 模块的应用；３）掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法；二、实验内容单机无穷大电力系统如图7-1所示。
平衡节点电压00 V V =︒ 。
负荷功率10L P kW =。
线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。
发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压n V V =；额定励磁电流70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。
发电机定子侧参数：0.26s R =Ω，1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。
发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。
发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω，1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。
发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。
发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。
在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。
GV三、实验要求（1）利用SimPowerSystems库中的发电机模型、三相负荷模型建立系统的仿真模型；（2）利用powergui模块，对系统的稳态响应及发电机的初始值进行分析，并给发电机付初始值；（3）利用Bus Selector模块分选出需要的发电机输出参数。
利用Three-Phase V-I Measurement模块测量三相电压与电流参数。
（4）给出平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。
基于SimuWorks的船舶动力系统半实物仿真平台
船舶动力系统半实物仿真平台结构图管理主机设置训练的船型后，针对相应的训练课目，将船舶1号通风机电源2号通风机电源启 动停 止启 动停 止图4 操控人机交互界面图5 动力管系人机交互界面4 基于PLC的协同控制利用KingView实现船舶动力系统半实物仿真平台硬件设备系统的监控，可减少功能的细节实现和监控程序的架构关心，开发人员只要将组态功能予以组合并且赋予特殊的逻辑就能实现想要的功能。
平台开发过程中，首先需要的人机交互界面，其次定义所需的外部设备，然后定义内存变量和I/O变量。
内存变量用于服务于程序本身的运行，I/O变量则负责与外部设备进行数据交互。
PLC控制器从盘台中采集数据，存于实时数据库中，并将数据的变化发送给人机交互界面用动画的方式形象地表示出来；对控制设备输入信号，经仿真软件进行逻辑判断及仿真计算，通过PLC智能控制技术今 日 自 动 化34 ｜ 2021.1 今日自动化Intelligent control technologyAutomation Today2021年第1期2021 No.1SH753型管道式烘丝机利用气流干燥原理，靠短时高温的作用去除梗丝内多余的水分，使其膨胀的体积固定下来，使处理后的叶丝水份达到11%~14%，填充值大于6.0 cm 3/g ，以满足卷烟工艺要求。
1 原理简介气流干燥烘丝机的欧宝燃烧炉由炉本体、燃烧器、助燃风机、电气控制系统组成，在整个工艺加工流程中，燃烧炉提供烘丝所需要的热能。
设备使用要求：炉内温度高于100 ℃时，必须使用空压气进行冷却，保证燃烧器点火头部位（即火焰探测器）不至于长期处在在高温环境下，延长火焰探测器的使用寿命。
因此，炉头空压系统是烘丝机的稳定运行的保障，对其的维护至关重要。
2 原因分析位于梗线SH753烘丝机端部的燃烧器，其炉头部位工作温度要求为80 ℃，生产过程通过人工开取手动阀持续供给空压气进行冷却，使炉头温度在80 ℃上下浮动且不超过100 ℃，以保证烘丝机稳定运行。
基于MATLABsimulink的船舶电力系统建模与故障仿真【文献综述】
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。
基于Simulink的电力电子系统仿真
实验七 基于Simulink 的电力电子系统仿真实验目的：• 熟悉Simulink 的工作环境；• 掌握Simulink 电力系统工具箱的使用；•掌握在Simulink 的工作环境中建立电力电子系统的仿真模型。
实验内容降压斩波(Buck)电路是最基本的DC-DC 变换电路之一。
本实验以Buck 电路为例，介绍如何对电力电子电路进行Simulink 仿真。
如图所示为Buck 电路原理图及其工作模式。
元件和仿真参数设置如下：V E 300=，Ω=20R ，H e L 43-=，F C μ470=，开关频率为20kHz ，开关信号占空比D=50%。
oU iU +-oU U +-T 导通oU U +-T 关断降压斩波电路(Buck)原理图Buck 电路原理图及其工作模式要求：1 在Simulink 中建立Buck 电路模型，并进行仿真，同时观察开关脉冲、电感的电压和电流、二极管的电压和电流、电容的电流和负载电压等信号；2 对占空比D 为25%和70%的条件下分别进行仿真，分析比较仿真结果；3 调换Buck 电路中器件的位置，实现升压斩波(Boost)电路的仿真。
实验过程仿真波形1开关信号占空比为50% 2开关信号占空比为25%3开关信号占空比为70%调换元件位置，实现升压斩波仿真R LCoU iU +-+-TD实验结论：经仿真分析可得对于降压斩波电路（buck ）负载电压与开关信号占空比满足；对于升压斩波电路（boost）负载电压与开关频率的关系满足。
这次实验，我更加熟悉了Simulink的工作环境，深刻了解了Mtlab仿真的强大和实用性，也明白了一些使用的技巧，同时掌握了在Simulink的工作环境中建立电力电子系统的仿真模型.通过本次实验，我认识到了建模与仿真的一般性方法，收获甚多，也更进一步了解了Matlab,Matlab不仅仅在平时的编程方面功能强大，在仿真方面也熠熠生辉。
哈工大 计算机仿真技术实验报告 实验六 基于Simulink的简单电力系统仿真
实验六 基于Simulink 的简单电力系统仿真（一：实验目的(1)掌握Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库的应用； (2)掌握Simulink 的电力电子电路建模和仿真方法； (3)掌握Simulink 下数学模型的仿真方法；(4)掌握升压、降压斩波电路（Buck Chopper ）的工作原理及其工作特点； (5)掌握PID 控制对系统输出特性的影响。
二、实验原理通过降压斩波电路，电压发生降低，再通过桥式整流器将输入信号变为直流信号，再经过BWM 模块的作用，使输出波形变为三角波信号。
三：实验内容Buck 降压型电路原理图如图6-1所示。
图中，功率管VT 为MOSFET 开关调整组件，其导通与关断由控制脉冲决定；二极管VD 为续流二极管，开关管截止时可保持输出电流连续。
ref V 为输出电压给定参考量；L R 为负载电阻。
系统基本参数为：电源电压)314sin(100)(t t e =；变压器BT 为理想变压器，其变比为1:2=n ；PWM 频率为Hz f PWM 2000=；误差放大器放大倍数为1000=V K ；电阻Ω01.0C R ；整流滤波电容F C μ1000=，PWM 滤波电容F C o μ10=、电感H L 05.0=；负载电阻Ω=10L R 。
系统基本参数见表6.1。
分析Buck 变换器的工作特性。
表6.1 系统基本参数C R（Ω）C （F μ）o C（F μ）L（H）L R（Ω）V KnPWMf（Hz ）0.01 100010 0.05 10 10002:12000K误差放大器比较器refV 锯齿波+-inu Di ini si 1:2LR oC LC R C)(t e 图6.1 Buck 变换器电路图o u VTBTVD+-ou Li +-L u四：实验仿真结果及分析五、实验总结利用simulink进行电子电路系统的仿真，形象直观。
一般步骤为:1、做出电路图，明确问题中所给出的各物理量及其相应的初值问题。
【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Simulink的电力系统仿真研究
基于Simulink的电力系统仿真研究【摘要】本文阐述了电力系统稳定运行的重要意义，建立了系统的simulink模型，通过迭代计算，得到了系统的动态性能的仿真结果，为系统的合理化设计奠定了理论基础。
【关键词】电力系统；simulink模型；仿真电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产、传输、分配和消费的系统[1]。
为实现这些功能，在系统的各个环节都设置了相应的自动控制元件。
因此，系统本身的结构是非常复杂的。
这样的特性也同时决定了其检修和维护是非常繁琐的。
所以，要保障整个系统的长期稳定运行，必须首先从设计入手，保证其性能的优越。
而该阶段对系统进行仿真计算，能够及时地了解系统的性能，并对参数进行相应调整，以期望达到一种良好的性能状态。
鉴此，本文以一个简单的电路系统为例，建立simulink数学模型，再进行迭代计算。
最终，得到了它的性能动态性能曲线，为系统的合理化设计提供了理论依据。
1 电路系统分析本文以一个电路系统为例，进行仿真计算。
而在模型构建之前，首先必须明确需要对系统进行的是哪一个阶段的仿真，更具电力系统控制的阶段性，分为动态过程和稳态过程。
而系统最容易出现动荡和故障的阶段，是动态过程，因此，对系统的仿真，也是只需要针对这一个部分进行。
其次，必须对组成系统的元件（如给定元件、信号元件、反馈元件等）进行分析，了解它们之间信号传递的关系，以及各个元件的拉普拉斯变换式（或是微分方程、传递函数）。
在该系统中，主要包含的部分元件有：（1）电源，系统的线电压为380v，频率为50hz；（2）电源的等值阻抗；（3）线路，线路采用π形集中参数；（4）串联电容器；（5）并联电抗器。
2 电路系统simulink模型的构建根据上述章节的系统元件分析，在该电路系统的simulink模型构建过程中，主要分为3个步骤进行：（1）典型环节的确定[2]。
该步骤的具体操作，针对系统的被控对象、给定元件、典型输入信号（如阶跃信号、斜坡信号、正弦信号等）、系统性质（开环控制系统、闭环控制系统）等特点，分别在simulink当中的sources、math operations、continuous等模块选择函数，定时器，运算符等，将其拖入simulink的运行模块。
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
【相关文献】
1.基于Simulink的电力系统仿真研究 [J], 张惠萍
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4.基于Simulink的船舶电力系统仿真研究 [J], 王思征;周生海;万晓光;宋江山;学小龙
5.基于Simulink的电力系统仿真研究 [J], 周强
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船舶电站虚拟现实仿真系统设计
船舶电站虚拟现实仿真系统设计作者：谭银朝姜嘉欣韩康候岩岩来源：《中国水运》2021年第08期摘要：随着船舶智能化趋势的不可逆转，对船舶电站智能化水平的要求越来越高，船舶电站的设计、管理的难度也都将增加。
本文研究设计了船舶电站虚拟现实仿真系统，通过对同步发电机、励磁控制系统、转速控制系统、负载及船舶电站操作逻辑控制等建立数学模型，实现MATLAB/Simulink二维仿真，运用3d Max软件通过对发电机组、船舶配电板、各种仪器仪表、开关按钮、内部脱扣装置等三维建模并导入Unreal Engine 4（Ue4），生成虚拟现实效果。
通过设计MATLAB和Ue4通信，实现二维与三维同步联合仿真。
系统可单独作为船舶电力系统设计验证平台，亦可单独作为教育培训系统。
可缩短船舶电站设计周期，节省人力物力，也可提高船舶电站管理培训效率。
关键词：船舶电站;Simulink;Ue4;虚拟现实;联合仿真为了保证船舶电力系统装船以后的可靠性，设计好的船舶电力系统方案在正式进行生产制造之前，需要进行包括系统的静态、动态特性等的一系列的论证与评估，还需要根据评估结果对系统的参数进行整定、优化，模拟可能出现的故障，并一步步调试、完善[1]。
运用传统的物理系统去完成这些工作将会劳民伤财，周期较长，危险性高。
随着自动控制等技术的发展，仿真技术可很好地完成上述工作。
但普通的二维仿真给出的一些曲线虽然能表示船舶电站系统的工作状态，但缺少了直观性，不易读，而设计人员对某一数据的误读也有可能为设计带来不必要的成本投入。
本项目研发的船舶电站虚拟现实仿真系统便可以作为船舶电站设计的验证平台，把二维仿真的结果转化为直观的虚拟现实动作，可实现对所设计的船舶电站的运行分析、各种故障验证等，提出反事故措施等，而更好地对总体设计进行试验、评价、改进和参数的优化，很好地解决船舶电站设计及生产中的各种不便。
另外，国际海事组织规定轮机员必须经过仿真模拟器的培训[2]。
实验五 基于Simulink的电路系统仿真
实验五基于Simulink的电路系统仿真一、实验目的1)熟悉Simulink的工作环境；2)掌握Simulink电力系统工具箱的使用；3)掌握在Simulink的工作环境中建立电路系统的仿真模型。
二、实验内容1、仿真电路选择适当的电路元件，连接仿真电路，连接好的仿真电路如图1所示。
图1. 仿真电路2、电路元件参数的设置1）设置电压源参数将电压源输出电压设为100v，频率设为50Hz，具体参数设置如图2所示。
图2. 电压源参数设置2）设置电流源参数将电流源输出电流设为10A，频率设为250Hz，具体参数设置如图3所示。
图3. 电流源参数设置3）设置Parallel RLC Branch的参数将Branch type设为RL，电阻R设为30Ω，电感L设为10e-3H，具体参数设置如图4所示。
图4. Parallel RLC Branch参数设置4）设置Series RLC Branch的参数将Branch type设为RL，电阻R设为30Ω，电感L设为202.6e-3H，电容C设为2e-6F，具体参数设置如图5所示。
图5. 电压源参数设置5）设置示波器Scope的参数示波器Scope的具体参数设置如图6所示。
图6. 示波器参数设置3、仿真结果运行仿真，双击示波器Scope元件的图标，得到的仿真结果如图7所示。
图7. 仿真结果4、仿真结果的分析电流表所测波形与电流源的基本一样，而电压表所测波形发生明显变化，是因为负载Series RLC Branch中的感性负载和容性负载造成正弦波波形发生改变。
基于matlab simulink的系统仿真技术与应用
基于matlab simulink的系统仿真技术与应用
Matlab Simulink是一种用于仿真和分析各种复杂系统的建模仿真工具，它采用对象模型方法和图形化界面，极大地方便了工程师的仿真设计分析过程。
其电子工程仿真应用特别广泛，既可以模拟模型上的电路，还可以处理控制系统、数字系统、仿真信号、信号处理、通信系统及某些特定的设备系统，甚至可以构建一个模拟环境来建立系统对象、以模型象征性描述，进行逼真的仿真及调试。
Simulink仿真技术结合Matlab编程语言可用于系统建模实现，用于分析和仿真不同层次的复杂系统，有助于更好的理解的系统的构成和行为，为系统优化和综合设计提供帮助，并可以更好的准确地预测系统行为。
Simulink技术主要用于汽车控制、航空航天、船舶航行、航天实验、发动机控制、电力传输、机械系统、自动化控制、机器人控制等多个领域。
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。
船舶电力系统界面特性仿真
船舶电力系统界面特性仿真摘要：船舶电力系统是一个独立系统，当负载变化时将引起电网电压的剧烈波动。
为了研究船舶电力系统在负载变化时的稳定性，利用Matlab/Simulink建立了船舶电力系统的仿真模型，包括同步发电机模型、励磁系统模型、柴油机及调速器模型和负载模型。
通过对同步发电机在单机运行状态下突加、突减负载等不同工况进行动态仿真和分析，得到系统参数的变化情况。
仿真结果符合“MLT?STD?1399 300章”规定的船舶电力系统界面的电压瞬变特性，为我国船舶电力系统的研究提供了参考依据。
关键词：Matlab/Simulink；船舶电力系统；界面特性仿真；电压瞬变中图分类号：TN710?34；U665 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2016）02?0101?03Simulation of interface characteristics for marine electric power systemAN Shu，CHEN Yongli（Department of Vehicle and Electrical Engineering，Ordnance Engineering College，Shijiazhuang 050003，China）Abstract：The marine electric power system is anindependent system，which can cause the fierce fluctuation of the power grid voltage when its load is varied. In order to research the stability of marine electric power system when its load changes，the simulation model of the system was established by means of Matlab/Simulink，in which the synchronous generator model，excitation system model，diesel engine and speed regulator model，and load model are included. The parameters variation conditions of the system were obtained by dynamic simulation and analysis for the synchronous generator in the single generator operation at different working conditions of sudden load increase or decrease. The simulation results accord with the voltage transient characteristics of the marine electrical power system interface defined in “300 Section in MLT?STD?1399：AC Power”，which provides the reference basis for research on marine electric power system in China.Keywords：Matlab/Simulink；marine electric power system；interface characteristic simulation；voltage transient0 引言船舶上用电设备在不断增加，为了使船舶电力系统与用电设备相兼容，“MLT?STD?1399 300章”以电压、频率、应急状态等参数规定了船舶电力系统的界面特性。
船舶高压电力系统网络化仿真技术
船舶高压电力系统网络化仿真技术船舶高压电力系统是满足船舶高功率、远距离、多载荷等特点的电力需求的关键。
而面对如此复杂的系统，如何提高电力系统的可靠性和安全性，降低设备损耗和故障率，增强故障诊断能力，是当前研究的重点和难点。
在这样的背景下，船舶高压电力系统网络化仿真技术应运而生。
一、船舶高压电力系统特点首先需了解船舶高压电力系统的特点。
船舶电力系统一般经历从发电到转换、输电、分配、传输和利用等多个环节，在过程中肩负着不同的责任。
船舶高压电力系统通常有多条馈电电路，且电缆长度长达几千米。
此外，船舶高压电力系统所使用的设备数量多，而且存在大功率放电和复杂的电磁环境等特殊情况。
这些特点给电力系统的建设和维护带来了很大的困难和挑战。
二、网络化仿真技术优势为了提高船舶高压电力系统的可靠性和安全性，降低设备损耗和故障率，增强故障诊断能力，需要采用先进的技术手段。
船舶高压电力系统网络化仿真技术就是一种非常有效的技术手段。
网络化仿真技术不仅可以提供一个全面而且准确的电力系统运行状态，而且可以直观的表现电力设备的运行状态。
此外，采用网络化仿真技术还具有以下几点优势：（1）减少实验室成本。
虚拟仿真实验只需一台计算机即可，削减了实验设备的采购、安装、调试和维护费用。
（2）提高实验效率。
实验技术使得产品实验周期缩短、仿真实验效率提高，缩短产品开发周期。
（3）降低产品开发风险。
网络化仿真技术，虚拟仿真是独立进行的，不需要消耗实物，节约资源，减轻生产压力，同时也是识别产品 bug 和提高产品性能的重要途径。
（4）增加系统交互操作时的可视化展示，减少系统交互操作的盲区。
三、船舶高压电力系统仿真技术实现为了实现船舶高压电力系统的仿真，需要使用一些先进的仿真软件。
目前，WinPQT和MATLAB/Simulink已成为电力系统仿真界的打虎大将。
这两款软件都可用于电力系统仿真，通过其提供的仿真引擎和功能模块可以实现对高压电力系统的全面仿真。
船舶电力系统的建模与仿真
模 型 以及 负 载模 型 ，其 中前 三者 构 成 发 电机 组 。
１ ． １ 发 电机 组总体 模型 模 型 中 原 动机 采 用 柴 油 机 ，调 速 器 随 转 速 的 变化 及 时调 整 原 动 机 输 出转 矩 ，以保 持 转 速 恒 定 ， 保 证 发 电 机 电压 和 频 率 稳 定 。励 磁 控 制 系 统 的 主 要 作 用 是 提 供 励 磁 电 流 ，并 维 持 发 电 机 端 电 压
恒 定 …。
使 其 尽 快 掌握 必 要 的 基 础 知识 和 实 际 的操 作 技 能 。 在 船 舶 上 ，由 于 将 以 熟 练 操 作 为 目的 的单 兵 模 拟 训 练 和 以 配 合 为 目的 协 同模 拟 训 练 相 结 合 ，具 有
多 种 优 点 ，因 此 ，在 船 舶 上 加 装 电力 模 拟 训 练 系
动 机及 调 速 器 模 型 、 同步 发 电 机 和 励 磁 控 制 系 统
０ 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 舰 员 进 行 相 应 的培 训 辅 导 ，
基Ｌ筑ｅ丫Ｒｉ ｅ ｐＯＷ ＥＲ 仨ＮＧＩ ＮＥ￡Ｒｌ ＮＧ
基于Simulink的船舶电力系统的仿真
基于Simulink的船舶电力系统的仿真
申喜;唐颖;魏文轩;王庆红
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2013(033)009
【摘要】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
MATLAB/Simulink中的模块,搭建了同步发电机自动准同期并车模型,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.
【总页数】6页(P91-95,109)
【作者】申喜;唐颖;魏文轩;王庆红
【作者单位】中国舰船研究设计中心武汉430064;武汉科技大学武汉430081;中国舰船研究设计中心武汉430064;中国舰船研究设计中心武汉430064
【正文语种】中文
【中图分类】TM314
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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
总第 ２ ３ １ 期 ２ ０ １ ３ 年第 ９ 期
舰 船 电 子 工 程
Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ９
９ １
基于 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ的 船 舶 电力 系统 的仿 真
Ｋ ｅ ｙ Ｗｏ ｓ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ， ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｑ ｕ ａ ｓ ｉ — ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ，ｐ ｒ ｉ ｍａ ｒ ｙ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ＱＦ Ｍ
（ １ ． Ｃｈ ｉ ｎａ Ｓ ｈｉ ｐ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃｅ ｎｔ ｅ ｒ ，Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ６ ４ ） （ ２ ． Ｗｕ ｈａ ｎ Ｕｎｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｗ ｕｈ ａ ｎ ４３ ０ ０ ８１ ）
ｉ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｂ ｙ ＭＡＴＬ ＡＢ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ， ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｑ ｕ ａ ｓ ｉ — ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ， ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｐ ｒ ｉ ｍａ ｒ ｙ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｑｕ ａ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｃ Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ Ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ ＱＦＭ） ． Ｂ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ， ｉ ｔ ｍａ ｋ ｅ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏ ｆ Ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ＭＡＴＬ ＡＢ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ．
地投入 系统 ， 确 保 系统 的 可靠 、 安 全 运 行 和 发 电 机 的安 全 。
也不从 电网吸收功率 。如果待并发 电机的频率 略微高于 电 网频率 ， 则可迅速 向电网供 电。实 际并车过程 中， 为 了使待
并发电机迅速投入并联运行 ， 除了相序外 ， 其他条 件一般不 能达到理想合闸条件 ， 希望 有一定 的频 差 ， 只要 电压差 、 频 差 和相位差 在一定的允许范围内即可实现合 闸。一般 实际 操 作中要求 电压差不超过 １ ５ ， 频率差低于 ０ ． ５ Ｈｚ ， 初始相
中 图分 类 号
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ
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