[发明专利]船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置及仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶燃气轮机发电机组的仿真装置及仿真方法。

背景技术

燃气轮机发电机组是船舶综合电力推进的核心装置。掌握机组的动态运行特性，是设计开发性能可靠、运行稳定的机组控制系统的关键。传统的计算机数字仿真虽然配置灵活，但对实际装置及运行工况条件做了很多假设，精度上难以保证；而全物理试验台的造价及运行成本非常高，且试验过程中存在很多风险。

发明内容

本发明是为了解决现有燃气轮机发电机组的仿真精度低、试验过程风险较高的问题，从而提供一种船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置及仿真方法。

船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置，它包括船舶燃气轮机仿真机和物理装置实体；物理装置实体包括电机驱动控制器、电动机、转速扭矩仪和发电机，电机驱动控制器输出驱动信号给电动机；电动机的输出轴通过联轴器与发电机的输入轴连接，转速扭矩仪用于采集电动机输出轴的转速信号和扭矩信号；

船舶燃气轮机仿真机包括船舶燃气轮机仿真模型、数据输出板卡和数据采集卡，数据输出板卡的扭矩数据输出端与电机驱动控制器的扭矩设定数据输入端连接；数据采集卡的电动机转速信号输入端与转速扭矩仪的转速信号输出端连接；数据采集卡的发电机负载扭矩信号输入端与转速扭矩仪的扭矩信号输出端连接；转速扭矩仪的扭矩信号输出端还与电机驱动控制器的扭矩数据输入端连接；转速扭矩仪的转速信号输出端还与电机驱动控制器的转速数据输入端连接；船舶燃气轮机仿真模型用于输出动力涡轮扭矩值给数据输出板卡，还用于接收数据采集卡采集的电动机转速值和发电机负载扭矩数据。

基于上述装置的船舶燃气轮机发电机组半物理仿真方法，它由以下步骤实现：

步骤一、调速器模型211根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器212中的燃烧室喷油量，进而控制动力涡轮模型213输出的动力涡轮扭矩数据；所述速度环偏差量是根据设定的燃气轮机动力涡轮转速数据与数据采集卡23输入的电动机转速值做差获得的值；

步骤二、将步骤一所述的动力涡轮模型213输出的动力涡轮扭矩数据转换成电动机恒扭矩控制的电流设定值，并输出给电动机驱动控制器31；

步骤三、电动机驱动控制器31根据输入的电流环偏差量输出控制信号给电动机32，从而控制电动机32以恒扭矩方式运行，并带动发电机34发电；所述电流环偏差量是根据电流设定值与转速扭矩仪33输入的发电机负载扭矩值做差获得的值；

步骤四、转速扭矩仪33采集电动机32的转速值和发电机34的负载扭矩值，并通过数据采集卡23发送给船舶燃气轮机仿真模型21，从而实现船舶燃气轮机发电机组半物理闭环仿真。

有益效果：本发明针对船舶燃气轮机发电机组的仿真需求，在传统计算机数字仿真的基础上，加入部分物理实体装置，使仿真系统更加接近于实机运行状况，仿真精度高；同时，利用本发明对船舶燃气轮机发电机组进行仿真，可以大量减少实机试验调试量，并且可以进行那些在实机状态下无法进行的测试，从而试验安全性得以大幅度提高。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；图2是本发明装置的半物理仿真运行控制原理示意图；图3是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置，它包括船舶燃气轮机仿真机2和物理装置实体3；物理装置实体3包括电机驱动控制器31、电动机32、转速扭矩仪33和发电机34，电机驱动控制器31输出驱动信号给电动机32；电动机32的输出轴通过联轴器35与发电机34的输入轴连接，转速扭矩仪33用于采集电动机32输出轴的转速信号和扭矩信号；

船舶燃气轮机仿真机2包括船舶燃气轮机仿真模型21、数据输出板卡22和数据采集卡23，数据输出板卡22的扭矩数据输出端与电机驱动控制器31的扭矩设定数据输入端连接；数据采集卡23的电动机转速信号输入端与转速扭矩仪33的转速信号输出端连接；数据采集卡23的发电机负载扭矩信号输入端与转速扭矩仪33的扭矩信号输出端连接；转速扭矩仪33的扭矩信号输出端还与电机驱动控制器31的扭矩数据输入端连接；转速扭矩仪33的转速信号输出端还与电机驱动控制器31的转速数据输入端连接；船舶燃气轮机仿真模型21用于输出动力涡轮扭矩值给数据输出板卡22，还用于接收数据采集卡23采集的电动机转速值和发电机负载扭矩数据。