船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置及仿真方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102436182A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102436182A(43)申请公布日2012.05.02(21)申请号201110255782.X(22)申请日2011.08.31(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南通大街145号（哈尔滨工程大学体育部）(72)发明人李铁磊李淑英王志涛曹云鹏(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人张宏威(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置及仿真方法(57)摘要船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置及仿真方法，涉及一种船舶燃气轮机发电机组的仿真装置及仿真方法。它解决了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。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。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，从而节约试验费用、增加试验安全性。本发明适用于船舶燃气轮机发电机组半物理仿真。CN1024368ACCNN110243618202436188A权利要求书1/2页1.船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置，其特征是：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。2.根据权利要求1所述的船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置，其特征在于船舶燃气轮机仿真模型(21)包括调速器模型(211)、燃气发生器模型(212)和动力涡轮模型(213)，所述调速器模型(211)根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器(212)中燃烧室的喷油量；燃气发生器模型(212)用于给动力涡轮模型(213)提供燃气特性数据；动力涡轮模型(213)用于输出动力涡轮扭矩数据。3.根据权利要求2所述的船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置，其特征在于它还包括上位机(1)，所述上位机(1)包括用户仿真参数输入单元(12)、仿真模型建立单元(14)和TCP/IP数据总线接口单元(15)，所述用户仿真参数输入单元(12)用于接收用户输入的仿真参数，并将所述仿真参数通过TCP/IP数据总线接口单元(15)输入给船舶燃气轮机仿真模型(21)；仿真模型建立单元(14)向用户提供船舶动力装置模块化模型库，便于用户按仿真方案建立供船舶燃气轮机仿真机(2)下载的船舶燃气轮机仿真模型。4.根据权利要求3所述的船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置，其特征在于上位机(1)还包括仿真过程监控单元(13)，仿真过程监控单元(13)用于在仿真过程中通过TCP/IP数据总线接口单元(15)获得电机驱动控制器(31)的运行参数，所述仿真过程监控单元(13)还用于根据用户输入的命令随时通过TCP/IP数据总线接口单元(15)暂停或恢复电机驱动控制器(31)及船舶燃气轮机仿真模型(21)的运行，从而控制半物理仿真装置的运行。5.根据权利要求4所述的船舶燃气轮机发电机组半物理仿真装置，其特征在于上位机(1)还包括仿真数据显示单元(11)，所述仿真数据显示单元(11)用于显示通过TCP/IP数据总线接口单元(15)上传的船舶燃气轮机仿真模型(21)的仿真结果。6.基于权利要求1的船舶燃气轮机发电机组半物理仿真方法，其特征是：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)中燃烧室的喷油量，进而控制动力涡轮模型(213)输出的动力涡轮扭矩数据；