彭见仁，张俊洪，张兵峰，张兴亮

(海军工程大学 电气工程学院，湖北 武汉 430033）

建立一个正确的柴油发电机组模型对舰船电力系统的发电机并网、稳态运行、暂态分析等有重要的现实意义。本文以某型船发电机组为例，对其两个相互耦合的分系统（柴油机转速调节系统、直流电机励磁调压系统）分别进行建模并找到对应的传递函数模型，引入动态负荷模型，基于Matlab/Simulink平台，对柴发机动态性能进行仿真研究。

1 柴油机数学模型建立

1.1 柴油机调速控制系统

柴油机转速调节系统是一个复杂的非线性过程，首先，需要对系统进行线性化处理，此时，可以将柴油机看作一个一阶惯性延迟环节。调速系统中的执行器采用环形电枢直流伺服电机，可以认为是一个标准的二阶环节。再加上PID控制，构成了柴油机调速系统模型。柴油机调速控制系统如图1所示：

图1 柴油机转速控制系统框图

1.2 柴油机传递函数模型

（1）柴油机转速数学模型。

根据转矩平衡原理，柴油机运动方程为：

式中，Md—柴油机发出转矩；Mc—阻力矩；Tm—电磁转矩；J—柴油机及负载变化到曲轴处的转动惯量；ω—曲轴转动角速度。

鉴于内燃机的工作特性，从内燃机燃烧推动活塞做功发出相应的转矩有一段时间的延迟，延迟过程形成一个滞后环节。所以，可以将柴油机近似当作一个惯性环节串联一个滞后环节，则可得其传递函数为：

根据已有数据，上式可简化为：

（2）执行器传递函数模型。

执行器采用环形直流伺服电机，可当作一个标准的二阶环节，如图2所示：