[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

权利要求书

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；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。