我国是航运大国，船舶工业和航运业已成为我国国民经济的重要支柱之一。船舶电站是船舶的心脏。自上世纪九十年代以来，船舶电站的建模和仿真已成为一个重要的研究领域。船舶柴油发电机组的建模与运行仿真已成为轮机工程学科的研究前沿，是一项很重要的工程应用基础研究，具有较强的科学性，复杂性和经济性；它也是船舶电力系统建模与仿真的重要组成部分，在国防方面具有重要意义。

船舶电力系统的特性主要取决于对柴油发电机组的控制，船舶柴油发电机组的控制系统对船舶电力系统的稳定、可靠运行有着直接的影响。其中，励磁系统的控制将影响船舶电力网的电压稳定与发电机的无功功率的输出；而转速系统的控制将影响船舶电力网的频率稳定与发电机的有功功率的输出。两个系统的适应和协调控制将对船舶电力系统的动态过程有综合性的作用。然而，与陆地上无穷大的电力系统来说船舶电力系统的容量相对较小，负载的负荷量占柴油发电机组额定功率的百分比较大，船舶运行在不同的工况、各种电气负载无规律切换和受到外界各种干扰时，船舶电力系统的动态控制过程将频繁的发生变化，对船舶电力系统稳定性与可靠性都有很大的影响，因此对船舶发电机组的控制提出了更高的要求。

目前，船舶发电机组转速控制和同步发电机的励磁控制方法均是以经典的控制方式为主，由于一般的船舶电力系统是由多台柴油发电机组构成的船舶电站系统，因此就存在着同一个发电机组系统中转速控制与电压控制的两个控制回路的协调和适应问题，并且在多台发电机组并车的过程中，也将存在着不同机组之间的协调控制和适应的问题。从而，仅仅使用传统的控制是很难把船舶电力系统运行的稳定性与可靠性提高到新的水平。因此，为了能够得到理想的控制效果以及从技术发展的长远方向来看，釆用先进的控制策略和智能控制方法与传统的控制方式相结合的策略将是船舶电力系统控制的发展方向。

船舶柴油发电机组的建模与运行仿真研究有助于分析和解决船舶电站并联运行的故障问题。随着我国海上航运事业的不断发展，船舶的大型化、高速化和自动化趋势日益明显。为满足船舶高负荷运行工况用电量的需求，为保证船舶的安全航行，如靠离码头、进出狭窄水道等都要提高电网的容量，需要发电机组并联运行。检修发电机时，要用备用机组替换平时运行的机组，需要通过并机操作来完成。多台发电机组稳定的并联运行才能提高电站的可靠性、连续性和经济性，增强船舶运行的生命力；提高船舶电站供电质量；改善船员工作条件，减轻值班强度；提高劳动生产率，提升船舶运行的经济指标。在船舶航行过程中，对于船舶而言，随着船舶运行工况的不同，负载的功率变化很大，要求船舶电站与负载变化相适应。考虑到电能的经济性和利用率，一般的船舶都配有两台或两台以上的发电机组。一方面，随着负荷的变化，电力系统投入运行的发电机组的台数要不断的变化。另一方面，当系统发生某些故障时，往往要求能将备用机组迅速投入运行。显然，船舶电站容量的提高要靠柴油发电机组的并联运行来实现，一般单个机组运行时，故障较少；多机并联运行时出现故障较多，影响大，也不易排除。并联运行故障一旦发生，将严重影响船舶的正常航行、照明和船上的正常工作。在采用柴油发电机组供电的军舰上，还会影响武器装备的正常工作。

国内外的研究现状：

为了解决独立电力系统运行中出现的问题,国外的一些学术机构,国内学术机构中清华大学、大连海事大学、上海海事大学、青岛船员学院,哈尔滨工程大学、集美大学、华东船舶工业学院、合肥工业大学、解放军海军工程大学、江苏海事职业技术学院等单位都有研究者分别对柴油发电机组的建模以及发电机的并联运行问题作了不同角度的分析研究。相关研究内容主要集中在以下几个方面:

(1)柴油发电机组建模及运行控制研究；(2)发电机并联运行的功率分配的问题研究；（3）同步控制系统研究；（4）发电机组并联运行故障的研究；（5）风力发电机并网研究；（6）发电机并联运行控制方法的研究；（7）并联运行的稳定性研究。

在柴油发电机组建模及运行控制研究方面,I.D.Hassan R 等用EMTP软件仿真了备用柴油发电机组的暂态行为[1]。K.E.Yeager等建立了用于核电站的应急柴油发电机的仿真模型[2]。Lin Xiaoshu建立了电站训练仿真器的发电机模型[3]。G.Erceg等建立柴油机转矩的三阶模型[4]。StephanZ.Ao构建了一种发电机组调速系统的神经网络控制器[5]。M.A.Rahman等对永磁式柴油发电机建模并设计其控制器[6]。Imam R 研究了自动调压系统对于同步发电机的影响[7]。S.M.Savaresi建立了一种线性化同步发电机五阶模型[8]。Jun Motohashi对同步发电机的检测系统数字仿真和现场测试进行了比较研究[9]。马伟明等深入分析和研究了带有二极管桥式整流器和反电动势负载的同步发电机的稳定性[10]。Jung WookPark建立了基于MLP/RBF神经网络的电力系统同步发电机的优化神经网络控制器[11]。Y Hu等基于神经网络和模糊控制,提出了变速独立柴油发电系统新的控制策略,并进行仿真[12]。D,J.M- cCowan等实现一种柴油发电机组的PID控制器,整合调速器和自动调压器功能[13]。施伟锋等提出了基于CMAC神经网络的船舶发电机组复合控制。并通过电网三相接地短路运行仿真试验,表明该控制系统具有良好的动态特性[14]。M.MiroSevic等建立了一种柴油发电机组模型,研究感应电动机启动时的动态特性[15]。施伟锋等探索基于RBF神经网络构建柴油发电机的模型[16]。Bogus- lawsky分析了独立电站发电机的性能[17]。Zhijun L等对独立大容量系统中的同步发电机五阶模型进行建模分析研究[18]。陈金涛等采用仿真软件AMESim对柴油发电机组建模,并进行动态仿真,简化了建模过程[19]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容

1、了解船用柴油发电机组的工作原理和组成；