关键词：
核动力船舶
电力系统
控制策略
仿真分析
摘要：
核能作为一种能量密度极高的新型能源,数十年来广泛应用于航母、破冰船等需要大功率推进的船舶。目前国际海洋形势错综复杂,发展核动力船舶相关技术意义重大。关于核动力船舶的研究,侧重点大多为船用核反应堆本身,内容多为船载反应堆的结构设计与物理系统仿真。从电力系统角度出发,结合仿真分析核动力船舶的控制策略能够为我国核动力船舶的设计与建造提供理论依据。首先,根据现有核动力船舶的电力系统需求,将全船电力负荷分为了五个大类,采用需要系数法计算不同工况下的船舶电力系统负荷的有功功率,并按照负荷自身的功率因数计算对应负荷所需无功功率。按照负荷的重要程度对其进行安全分级,为之后控制策略的设计提供依据。其次,分别对核动力船舶电力系统中的核动力系统以及电力推进系统进行建模分析。核动力系统方面:总结船用压水反应堆的工作原理与数学模型,分别建立一回路、二回路、汽轮机、发电机以及控制系统的仿真模型。电力推进系统方面:对现有船舶电力推进系统种类与特点进行总结分析,分别建立电力变换模块与推进电机及其负载模块的仿真模型。最后,建立一套双机双桨的核动力船舶电力系统,分别设计船舶电力系统在正常工况以及反应堆故障工况下的控制策略,通过PSCAD仿真软件对电力系统在正常工况下电力系统的电压、频率波动情况以及反应堆故障发生时不同级别配电板的电压变化情况,验证设计的合理性。
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