1、毕业设计开题报告 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
2、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
3、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。Mathematica 是一款科学计算软件，很好地结合了数值和符号计算引擎、图形
4、系统、编程语言、文本系统、和与其他应用程序的高级连接。 SAS 是一个模块化、集成化的大型应用软件系统。它由数十个专用模块构成，功能包括数据访问、数据储存及管理、应用开发、图形处理、数据分析、报告编制、运筹学方法、计量经济学与预测等。 船舶电力系统建模的方法有数学建模，模块化建模，物理建模，主要模型有 柴油发电机，螺旋桨，励磁系统 ，船舶主电站等。 2 选题的依据和意义 建模仿真具有很多优点：它能随时随地进行，受环境约束很小，方便快捷；成本低，只需在电脑上下载安装仿真软件即可；不需要花费很多的时间、金钱，很多不能在现实中实现的结果都能在建模上很好的实现； 目前，建模仿真已经成为电力部门降低生产
5、成本、保持技术优势和寻求现实电力 系统问题最优解的重要手段，也是评价电力系统设施及各类应用设计方案的有效方法，显示出巨大的经济效益和发展前景。 本 课题是采用 Matlab 软件进行建模与仿真。 在 MATLAB 中，船舶电力系统模 型可以在 Simulnk 环境下直接搭建，也可以据所研究对象物理模型建立其数学模型，并进行封装和自定义为用户自己的模块库，充分显现了其仿真平台的优越性。 近几年来，在学术界和工业领域， Simulink 已成为动态系统建模和仿真领域中应用最为广泛的软件之一。Simulink 可以很方便地创建和维护一个完整的模块，评估不同的算法和结构，并验证系统的性能。由于 Sim
6、ulink 是采用模块组合方式来建模，从而可以使得用户能够快速、准确的创建动态系统的计算机模型，特别是对复杂的不确定非线性系统，更为方便。 二、研究的基本内容， 拟解决的主要问题： 通过本课题的研究熟悉船舶电力系统的组成和特点，了解现有的建模方法，目前电力系统常用的建模方法及相关的建模软件，根据船舶电力系统的特点，用 Simulink 进行建模，仿真各种故障并查看相应的波形。 三、研究步骤、方法及措施： （ 1） 针对船舶电力系统的特点，用 MATLAB平台的 Simulink和电力系统工具箱 Power System Blockset对进行建模与仿真。 （ 2） 建立一个单机无穷大电力系统模
7、型，在船舶电力系统环境下，分析其在正常、三相短路和相间短路三种情况下的电网三相电流变化过程。 （ 3） 最后建立 3台柴油发电机组并网运行的船舶电力系统模型，分析其运行参数。 （ 4） 总体电路的组合和总的调试 （ 5） 攥写毕业论文 （ 6） 论文答辩 四、参考文献 1陈桂明 .应用 MATLAB建模与仿真 M。北京科学出版社， 2001. 2施亿生 .船舶电站 M.北京：国防工业出版社， 1983. 3沈辉 .精通 simulink 系统仿真及控制 M.北京大 学出版社 ,2002. 4盛义发 ,唐耀庚 ,苏泽光 ,等 .基于 Matlab的电力系统故障的仿真分析 J.南华大学学报 (理工版 ),2003,17(4):45-49. 5吴天明 ,谢小竹 ,彭彬 .MATLAB 电力系统设计与分析 M.国防出版社 ,2001. 6 彭淦榕 ,李 越 ,李忠诚 ,赵 娜 ,张晓洁 .MATLAB 在电力系统分析中的应用 J.山东电力技术 ,2005,(2).
