CN102435945B - 船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置及仿真方法 - Google Patents

Abstract

船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置及仿真方法，涉及一种船舶燃燃联合动力发电机组仿真装置及仿真方法。它解决了现有燃燃联合动力发电机组的仿真精度低、试验过程风险较高的问题。本发明针对船舶燃燃联合动力发电机组的仿真需求，在传统计算机数字仿真的基础上，加入实际物理部件，使仿真系统更加接近于实机运行状况，仿真精度高。同时，利用本发明对船舶燃燃联合动力发电机组进行仿真，可以大量减少全物理试验台的试验调试量，而且可以进行那些在实机状态下无法进行的试验，试验安全性得以大幅度提高。本发明适用于船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真。

Description

船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置及仿真方法

技术领域

本发明涉及一种船舶燃燃联合动力发电机组仿真装置及仿真方法。

背景技术

目前，采用燃燃联合动力装置作为船舶综合电力系统发电模块的原动机，能够有效地减少发电机及相关辅助设备的数量，从而减轻船舶总重量，大大降低船舶的全寿命周期费用。因此，掌握船舶燃燃联合动力发电机组的动态运行特性，是设计开发性能可靠、运行稳定的机组控制系统的关键。传统的计算机数字仿真虽然配置灵活，但对实际装置及运行工况条件做了很多假设，精度上难以保证；而全物理试验台的造价及运行成本非常高，且试验过程中存在很多风险。

发明内容

本发明是为了解决现有燃燃联合动力发电机组的仿真精度低、试验过程风险较高的问题，从而提供一种船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置及仿真方法。

船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置，它包括一号船舶燃气轮机仿真机、二号船舶燃气轮机仿真机、并车控制器仿真机和物理装置实体；物理装置实体包括一号电机驱动控制器、一号电动机、一号转速扭矩仪、一号SSS离合器、二号电机驱动控制器、二号电动机、二号转速扭矩仪、二号SSS离合器、并车齿轮箱和发电机；一号电机驱动控制器输出驱动信号给一号电动机；一号电动机的输出轴通过联轴器与一号SSS离合器的输入轴连接，一号转速扭矩仪用于采集一号电动机的输出转速及负载扭矩，并将采集到的输出转速及负载扭矩反馈给一号电机驱动控制器；一号SSS离合器的输出轴连接并车齿轮箱的一个输入轴；

二号电机驱动控制器输出驱动信号给一号电动机；二号电动机的输出轴通过联轴器与二号SSS离合器的输入轴连接，二号转速扭矩仪用于采集二号电动机的输出转速及负载扭矩，并将采集到的输出转速及负载扭矩反馈给二号电机驱动控制器；二号SSS离合器的输出轴连接并车齿轮箱的另一个输入轴；

并车齿轮箱用于将两个输入轴输入的扭矩合并，该并车齿轮箱的输出轴连接发电机的输入轴；

一号船舶燃气轮机仿真机和二号船舶燃气轮机仿真机的结构完全相同，一号船舶燃气轮机仿真机的数据输出板卡的扭矩信号输出端与一号电机驱动控制器的扭矩信号输入端连接；二号船舶燃气轮机仿真机的数据输出板卡的扭矩信号输出端与二号电机驱动控制器的扭矩信号输入端连接；一号船舶燃气轮机仿真机的船舶燃气轮机仿真模型用于输出动力涡轮扭矩值给一号船舶燃气轮机仿真机的数据输出板卡，还用于接收并车控制器仿真机通过接口板卡发出的一号船舶燃气轮机仿真机的电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值；二号船舶燃气轮机仿真机的船舶燃气轮机仿真模型用于输出动力涡轮扭矩值给该仿真机的数据输出板卡，还用于接收并车控制器仿真机通过接口板卡发出的二号船舶燃气轮机仿真机的电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值；

并车控制器仿真机包括并车控制器模型、一号数据采集卡和二号数据采集卡，一号数据采集卡的电动机转速信号输入端与一号转速扭矩仪的转速信号输出端连接；一号数据采集卡的发电机负载扭矩信号输入端与一号转速扭矩仪的负载扭矩信号输出端连接；二号数据采集卡的电动机转速信号输入端与二号转速扭矩仪的转速信号输出端连接；二号数据采集卡的发电机负载扭矩信号输入端与二号转速扭矩仪的负载扭矩信号输出端连接；并车控制器模型用于分别向一号船舶燃气轮机仿真机的船舶燃气轮机仿真模型和二号船舶燃气轮机仿真机的船舶燃气轮机仿真模型发出电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值，还用于接收一号数据采集卡采集的一号电动机转速值和发电机负载扭矩值，还用于接收二号数据采集卡采集的二号电动机转速值和发电机负载扭矩值。

基于上述装置的船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真方法，它由以下步骤实现：

步骤一、并车控制器模型根据一号转速扭矩仪采集的一号电动机的转速和负载扭矩，获得一号电动机的输出功率N_l1；并车控制器模型根据二号转速扭矩仪采集的二号电动机的转速和负载扭矩，获得二号电动机的输出功率N_l2；并车控制器模型根据所述输出功率N_l1、N_l2，向一号船舶燃气轮机仿真机和二号船舶燃气轮机仿真机的船舶燃气轮机仿真模型输出动力涡轮转速设定值n_s1和n_s2。

步骤二、一号船舶燃气轮机仿真机中的调速器模型根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器模型中燃烧室的喷油量G_f1，进而控制动力涡轮模型输出的动力涡轮扭矩值；二号船舶燃气轮机仿真机中的调速器模型根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器模型中燃烧室的喷油量G_f2，进而控制动力涡轮模型输出的动力涡轮扭矩值；所述速度环偏差量是根据并车控制器模型输入的动力涡轮转速设定值n_s1、n_s2与相应的一号电动机和二号电动机的转速值n₁、n₂做差获得的值；

步骤三、将步骤二所述的一号船舶燃气轮机仿真机的动力涡轮模型输出的动力涡轮扭矩值转换为电动机恒扭矩控制的电流设定值I_s1，并输出给一号电动机驱动控制器；将步骤二所述的二号船舶燃气轮机仿真机的动力涡轮模型输出的动力涡轮扭矩值转换为电动机恒扭矩控制的电流设定值I_s2，并输出给二号电动机驱动控制器；

步骤四、发电机运行稳定后，一号转速扭矩仪将采集到的一号电动机的转速值n₁和负载扭矩值M_l1发送给并车控制器模型；二号转速扭矩仪将采集到的二号电动机的转速值n₂和负载扭矩值M_l2发送给并车控制器模型；从而实现船舶燃燃联合动力发电机组半物理闭环仿真。

有益效果：本发明针对船舶燃燃联合动力发电机组的仿真需求，在传统计算机数字仿真的基础上，加入实际物理部件，使仿真系统更加接近于实机运行状况，仿真精度高。同时，利用本发明对船舶燃燃联合动力发电机组进行仿真，可以大量减少全物理试验台的试验调试量，而且可以进行那些在实机状态下无法进行的试验，试验安全性得以大幅度提高。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；图2是本发明装置的半物理仿真运行控制原理示意图；图3是本发明装置的工作流程示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置，它包括一号船舶燃气轮机仿真机2、二号船舶燃气轮机仿真机3、并车控制器仿真机4和物理装置实体5；物理装置实体5包括一号电机驱动控制器51、一号电动机52、一号转速扭矩仪53、一号SSS离合器54、二号电机驱动控制器55、二号电动机56、二号转速扭矩仪57、二号SSS离合器58、并车齿轮箱59和发电机60；一号电机驱动控制器51输出驱动信号给一号电动机52；一号电动机52的输出轴通过联轴器61与一号SSS离合器54的输入轴连接，一号转速扭矩仪53用于采集一号电动机52的输出转速及负载扭矩，并将采集到的输出转速及负载扭矩反馈给一号电机驱动控制器51；一号SSS离合器54的输出轴连接并车齿轮箱59的一个输入轴；

二号电机驱动控制器55输出驱动信号给二号电动机56；二号电动机56的输出轴通过联轴器61与二号SSS离合器58的输入轴连接，二号转速扭矩仪57用于采集二号电动机56的输出转速及负载扭矩，并将采集到的输出转速及负载扭矩反馈给二号电机驱动控制器55；二号SSS离合器58的输出轴连接并车齿轮箱59的另一个输入轴；

并车齿轮箱59用于将两个输入轴输入的扭矩合并，该并车齿轮箱59的输出轴连接发电机60的输入轴；

一号船舶燃气轮机仿真机2和二号船舶燃气轮机仿真机3的结构完全相同，一号船舶燃气轮机仿真机2的数据输出板卡22的扭矩信号输出端与一号电机驱动控制器51的扭矩信号输入端连接；二号船舶燃气轮机仿真机3的数据输出板卡22的扭矩信号输出端与二号电机驱动控制器52的扭矩信号输入端连接；一号船舶燃气轮机仿真机2的船舶燃气轮机仿真模型21用于输出动力涡轮扭矩值给一号船舶燃气轮机仿真机2的数据输出板卡22，还用于接收并车控制器仿真机4通过接口板卡发出的一号船舶燃气轮机仿真机2的电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值；二号船舶燃气轮机仿真机3的船舶燃气轮机仿真模型21用于输出动力涡轮扭矩值给该仿真机的数据输出板卡22，还用于接收并车控制器仿真机4通过接口板卡发出的二号船舶燃气轮机仿真机3的电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值；

并车控制器仿真机4包括并车控制器模型41、一号数据采集卡42和二号数据采集卡43，一号数据采集卡42的电动机转速信号输入端与一号转速扭矩仪53的转速信号输出端连接；一号数据采集卡42的发电机负载扭矩信号输入端与一号转速扭矩仪53的负载扭矩信号输出端连接；二号数据采集卡43的电动机转速信号输入端与二号转速扭矩仪57的转速信号输出端连接；二号数据采集卡43的发电机负载扭矩信号输入端与二号转速扭矩仪57的负载扭矩信号输出端连接；并车控制器模型41用于分别向一号船舶燃气轮机仿真机2的船舶燃气轮机仿真模型21和二号船舶燃气轮机仿真机3的船舶燃气轮机仿真模型21发出电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值，还用于接收一号数据采集卡42采集的一号电动机转速值和发电机负载扭矩值，还用于接收二号数据采集卡42采集的二号电动机转速值和发电机负载扭矩值。

船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真原理如图1所示。两台相同型号的船舶燃气轮机和并车控制器以仿真模型的形式分别运行在各自的仿真机上，SSS离合器、并车齿轮箱、发电装置及负载以物理实体运行，仿真模型与物理实体之间通过两台同型号电动机连接。在仿真运行过程中，两台同型号燃气轮机的仿真模型通过各自仿真机上的数据输出板卡将动力涡轮输出扭矩的实时信号传送给对应的电动机驱动控制器，两台电动机在仿真步长内以恒扭矩方式运行，通过SSS离合器及并车齿轮箱实现并车，从而带动发电机发电；两台同型号电动机的转速及负载扭矩通过转速扭矩仪及数据采集卡以数字量的形式传送给并车控制器所在的仿真机，并车控制器根据并车算法将动力涡轮转速设定值和电动机负载功率值、转速值通过仿真机之间的接口板卡分别传送给两台燃气轮机的仿真模型，从而构成仿真闭环。采用同比例缩放的方法，使物理实体电动机转子与对应的船舶燃气轮机仿真模型中的动力涡轮转子的转速趋近于一致。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置的区别在于，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用于根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器模型212中的燃烧室喷油量；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值。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式二所述的船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置的区别在于，

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输入给一号船舶燃气轮机仿真机2中的船舶燃气轮机仿真模型21和二号船舶燃气轮机仿真机3中的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一号船舶燃气轮机仿真机2和二号船舶燃气轮机仿真机3下载的船舶燃气轮机仿真模型。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置的区别在于，

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获得一号电机驱动控制器51和二号电机驱动控制器55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暂停或恢复一号电机驱动控制器51、二号电机驱动控制器55、船舶燃气轮机仿真模型21及并车控制器模型41的运行，从而控制半物理仿真装置的运行。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式四所述的船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置的区别在于，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及并车控制器模型41的仿真结果。

半物理仿真系统的运行是在上位机的控制下进行的，根据设计的仿真方案，上位机通过TCP/IP数据总线，将仿真模型及仿真参数下载到仿真机和电动机驱动控制器中，并监控仿真全过程；仿真机将仿真过程中产生的数据上传给上位机，供用户查看仿真结果。

本发明针对船舶燃燃联合动力发电机组的仿真需求，在传统计算机数字仿真的基础上，加入实际物理部件，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燃联合动力发电机组进行仿真，可以大量减少全物理试验台的试验调试量，而且可以进行那些在实机状态下无法进行的试验，从而节约试验费用、增加试验安全性。本发明将两台同型号电动机的恒扭矩控制环放入船舶燃燃联合动力发电机组的并车控制数字仿真环中，使电动机转子与对应的燃机动力涡轮转子的转速趋近于一致，从而解决了燃机数字仿真模型、并车控制器仿真模型与SSS离合器、并车齿轮箱、发电机及负载物理实体的连接问题。

本发明的工作过程是可按图3所示流程进行。首先在上位机上进行仿真方案设计，并将仿真模型和仿真参数下载到仿真机和电动机驱动控制器中；调节负载至初始状态并启动电动机；根据仿真方案及初始仿真参数，可以选择是否进行双机并车半物理仿真；并车完成后，启动双机负荷分配半物理仿真，依据仿真方案调节负载，并在上位机上观察仿真结果；预设仿真时间终止后，向电动机驱动控制器发送停机命令，仿真结束。

具体实施方式六、基于具体实施方式一的船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真方法，它由以下步骤实现：

步骤一、并车控制器模型41根据一号转速扭矩仪53采集的一号电动机53的转速和负载扭矩，获得一号电动机52的输出功率N_l1；并车控制器模型41根据二号转速扭矩仪57采集的二号电动机56的转速和负载扭矩，获得二号电动机56的输出功率N_l2；并车控制器模型41根据所述输出功率N_l1、N_l2，向一号船舶燃气轮机仿真机2和二号船舶燃气轮机仿真机3的船舶燃气轮机仿真模型21输出动力涡轮转速设定值n_s1和n_s2；

步骤二、一号船舶燃气轮机仿真机2中的调速器模型211根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器模型212中燃烧室的喷油量G_f1，进而控制动力涡轮模型213输出的动力涡轮扭矩值；二号船舶燃气轮机仿真机3中的调速器模型211根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器模型212中燃烧室的喷油量G_f2，进而控制动力涡轮模型213输出的动力涡轮扭矩值；所述速度环偏差量是根据并车控制器模型41输入的动力涡轮转速设定值n_s1、n_s2与相应的一号电动机52和二号电动机56的转速值n₁、n₂做差获得的值；

步骤三、将步骤二所述的一号船舶燃气轮机仿真机2的动力涡轮模型213输出的动力涡轮扭矩值转换为电动机恒扭矩控制的电流设定值I_s1，并输出给一号电动机驱动控制器51；将步骤二所述的二号船舶燃气轮机仿真机3的动力涡轮模型213输出的动力涡轮扭矩值转换为电动机恒扭矩控制的电流设定值I_s2，并输出给二号电动机驱动控制器55；

步骤四、发电机60运行稳定后，一号转速扭矩仪53将采集到的一号电动机52的转速值n₁和负载扭矩值M_l1发送给并车控制器模型41；二号转速扭矩仪57将采集到的二号电动机56的转速值n₂和负载扭矩值M_l2发送给并车控制器模型41；从而实现船舶燃燃联合动力发电机组半物理闭环仿真。

如图2所示是该方法的仿真运行控制方案。其中外环为船舶燃燃联合动力发电机组并车控制环，并车控制器根据转速扭矩仪反馈的两台电动机的转速和负载扭矩，将计算得出的电动机负载功率N_l1、N_l2传送给两台燃气轮机仿真模型，用于动力涡轮特性计算；同时依据并车控制算法，向两台燃气轮机仿真模型传送动力涡轮转速设定值n_s1、n_s2和电动机转速值n₁、n₂，从而控制两台燃机的燃烧室喷油量G_f1、G_f2，进而使动力涡轮输出扭矩发生变化；该扭矩值经过一定比例缩小后，形成两台电动机恒扭矩控制的电流设定值I_s1、I_s2，电动机在恒扭矩环的控制下，通过调整电源端占空比α₁、α₂达到稳定；转速扭矩仪上的负载扭矩M_l1、M_l2经等比例放大后，连同转速n₁、n₂一起上传给并车控制器。

在上述方法中，船舶燃气轮机仿真模型中的动力涡轮转子转动惯量J_pt、输出扭矩M_pt、负载扭矩M_lm与对应的物理实体电动机转子转动惯量J_m、输出扭矩M_m、负载扭矩M_l，满足：

$\frac{J_{\mathrm{pt}}}{J_m}=\frac{M_{\mathrm{pt}}}{M_m}=\frac{M_{\mathrm{lm}}}{M_l}=\∂.$

Claims (6)

1.船舶燃燃联合动力发电机组半物理仿真装置，其特征是：它包括一号船舶燃气轮机仿真机（2）、二号船舶燃气轮机仿真机（3）、并车控制器仿真机（4）和物理装置实体（5）；物理装置实体（5）包括一号电机驱动控制器（51）、一号电动机（52）、一号转速扭矩仪（53）、一号SSS离合器（54）、二号电机驱动控制器（55）、二号电动机（56）、二号转速扭矩仪（57）、二号SSS离合器（58）、并车齿轮箱（59）和发电机（60）；一号电机驱动控制器（51）输出驱动信号给一号电动机（52）；一号电动机（52）的输出轴通过联轴器（61）与一号SSS离合器（54）的输入轴连接，一号转速扭矩仪（53）用于采集一号电动机（52）的输出转速及负载扭矩，并将采集到的输出转速及负载扭矩反馈给一号电机驱动控制器（51）；一号SSS离合器（54）的输出轴连接并车齿轮箱（59）的一个输入轴；

二号电机驱动控制器（55）输出驱动信号给二号电动机（56）；二号电动机（56）的输出轴通过联轴器（61）与二号SSS离合器（58）的输入轴连接，二号转速扭矩仪（57）用于采集二号电动机（56）的输出转速及负载扭矩，并将采集到的输出转速及负载扭矩反馈给二号电机驱动控制器（55）；二号SSS离合器（58）的输出轴连接并车齿轮箱（59）的另一个输入轴；

并车齿轮箱（59）用于将两个输入轴输入的扭矩合并，该并车齿轮箱（59）的输出轴连接发电机（60）的输入轴；

一号船舶燃气轮机仿真机（2）和二号船舶燃气轮机仿真机（3）的结构完全相同，一号船舶燃气轮机仿真机（2）的数据输出板卡（22）的扭矩信号输出端与一号电机驱动控制器（51）的扭矩信号输入端连接；二号船舶燃气轮机仿真机（3）的数据输出板卡（22）的扭矩信号输出端与二号电机驱动控制器（52）的扭矩信号输入端连接；一号船舶燃气轮机仿真机（2）的船舶燃气轮机仿真模型（21）用于输出动力涡轮扭矩值给一号船舶燃气轮机仿真机（2）的数据输出板卡（22），还用于接收并车控制器仿真机（4）通过接口板卡发出的一号船舶燃气轮机仿真机（2）的电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值；二号船舶燃气轮机仿真机（3）的船舶燃气轮机仿真模型（21）用于输出动力涡轮扭矩值给该仿真机的数据输出板卡（22），还用于接收并车控制器仿真机（4）通过接口板卡发出的二号船舶燃气轮机仿真机（3）的电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值；

并车控制器仿真机（4）包括并车控制器模型（41）、一号数据采集卡（42）和二号数据采集卡（43），一号数据采集卡（42）的电动机转速信号输入端与一号转速扭矩仪（53）的转速信号输出端连接；一号数据采集卡（42）的发电机负载扭矩信号输入端与一号转速扭矩仪（53）的负载扭矩信号输出端连接；二号数据采集卡（43）的电动机转速信号输入端与二号转速扭矩仪（57）的转速信号输出端连接；二号数据采集卡（43）的发电机负载扭矩信号输入端与二号转速扭矩仪（57）的负载扭矩信号输出端连接；并车控制器模型（41）用于分别向一号船舶燃气轮机仿真机（2）的船舶燃气轮机仿真模型（21）和二号船舶燃气轮机仿真机（3）的船舶燃气轮机仿真模型（21）发出电动机负载功率值、转速值和动力涡轮转速设定值，还用于接收一号数据采集卡（42）采集的一号电动机转速值和发电机负载扭矩值，还用于接收二号数据采集卡（42）采集的二号电动机转速值和发电机负载扭矩值。

2.根据权利要求1所述的船舶燃燃联合动力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）用于根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器模型（212）中的燃烧室喷油量；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值。

3.根据权利要求2所述的船舶燃燃联合动力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）输入给一号船舶燃气轮机仿真机（2）中的船舶燃气轮机仿真模型（21）和二号船舶燃气轮机仿真机（3）中的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一号船舶燃气轮机仿真机（2）和二号船舶燃气轮机仿真机（3）下载的船舶燃气轮机仿真模型。

4.根据权利要求3所述的船舶燃燃联合动力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）获得一号电机驱动控制器（51）和二号电机驱动控制器（55）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）暂停或恢复一号电机驱动控制器（51）、二号电机驱动控制器（55）、船舶燃气轮机仿真模型（21）及并车控制器模型（41）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所述的船舶燃燃联合动力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）及并车控制器模型（41）的仿真结果。

6.基于权利要求2的船舶燃燃联合动力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、并车控制器模型（41）根据一号转速扭矩仪（53）采集的一号电动机（52）的转速和负载扭矩，获得一号电动机（52）的输出功率N_l1；并车控制器模型（41）根据二号转速扭矩仪（57）采集的二号电动机（56）的转速和负载扭矩，获得二号电动机（56）的输出功率N_l2；并车控制器模型（41）根据所述输出功率N_l1、N_l2，向一号船舶燃气轮机仿真机（2）和二号船舶燃气轮机仿真机（3）的船舶燃气轮机仿真模型（21）输出动力涡轮转速设定值n_s1和n_s2；

步骤二、一号船舶燃气轮机仿真机（2）中的调速器模型（211）根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器模型（212）中燃烧室的喷油量G_f1，进而控制动力涡轮模型（213）输出的动力涡轮扭矩值；二号船舶燃气轮机仿真机（3）中的调速器模型（211）根据输入的速度环偏差量控制燃气发生器模型（212）中燃烧室的喷油量G_f2，进而控制动力涡轮模型（213）输出的动力涡轮扭矩值；所述速度环偏差量是根据并车控制器模型（41）输入的动力涡轮转速设定值n_s1、n_s2与相应的一号电动机（52）和二号电动机（56）的转速值n₁、n₂做差获得的值；

步骤三、将步骤二所述的一号船舶燃气轮机仿真机（2）的动力涡轮模型（213）输出的动力涡轮扭矩值转换为电动机恒扭矩控制的电流设定值I_s1，并输出给一号电动机驱动控制器（51）；将步骤二所述的二号船舶燃气轮机仿真机（3）的动力涡轮模型（213）输出的动力涡轮扭矩值转换为电动机恒扭矩控制的电流设定值I_s2，并输出给二号电动机驱动控制器（55）；

步骤四、发电机（60）运行稳定后，一号转速扭矩仪（53）将采集到的一号电动机（52）的转速值n₁和负载扭矩值M_l1发送给并车控制器模型（41）；二号转速扭矩仪（57）将采集到的二号电动机（56）的转速值n₂和负载扭矩值M_l2发送给并车控制器模型（41）；从而实现船舶燃燃联合动力发电机组半物理闭环仿真。

Images