船用燃气轮机发电机组测控系统研究

作     者：王伟影 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李淑英

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：测控系统 半物理仿真 前馈控制 电子同步器 

摘      要：综合电力推进是未来船舶的主要动力形式,以燃气轮机为原动机的综合电力推进技术是船舶动力装置的主要发展方向之一。目前,国内对船用分轴燃气轮机发电机组的原动机特性及控制策略尚不十分明确。因此,研发一套船舶燃气轮机发电机组的测控系统并对控制策略进行研究具有十分重要的意义。 本文首先分析了GTD-350分轴燃气轮机的机械式控制系统结构及原理,继而为其开发设计了一套基于PLC——伺服电机的电子控制器,实现了GTD-350燃气轮机的电子控制。在此基础上,本文对GTD-350船舶燃气轮机发电机组的测控系统进行了研究,设计了基于NI-CompactRIO嵌入式控制器测控系统软件。使用分阶段PI/PD控制策略实现了机组的恒转速控制。通过转速设定前馈的控制算法,实现了机组的有差调节与电子式同步器,同时在系统中集成了各种保护及参数调整与数据记录功能。 最后,本文通过修改分轴燃气轮机通用仿真模型得到了GTD-350燃气轮机的仿真模型,并使用该模型在基于Matlab-xPC的半物理仿真平台上对测控系统的控制策略及相关参数进行了半物理仿真实验验证与研究。实验结果表明,该控制系统可实现机组在中小负荷突变情况下转速稳定调整。调整过程最大超调量小于10%,稳定时间小于5s。调节过程满足船舶对发电用原动机的调节系统要求。该系统的电子式同步器为多机组并车奠定了基础。