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作为1E级备用电源,应急柴油发电机组对核电站的安全稳定运行至关重要。根据IEEE387-1995标准,核电厂在遇到突发事件时,应急发电机组应具备在短时间内起动,并达到加载反应堆停堆所需的全部负载的能力,同时要保证发电机终端电压和频率的稳定,这就要求柴油机在加载过程中具备良好的动态响应特性。首先以GT-power软件为仿真平台,建立了18PA6B柴油机的仿真模型,并通过不同稳态工况下的柴油机试验数据对所建立的柴油机仿真模型进行了校准;采用MATLAB/Simulink软件建立了柴油机的调速系统模型,并用数学模型代替发电机组在实际运行中的负载变化,对柴油机进行了某分步带载程序的耦合计算,通过与MAN公司相同加载程序下的仿真数据对比,表明所建立的柴油机模型在瞬态仿真中具有良好的准确性;其次,采用Simulink软件建立了同步发电机和励磁系统的仿真模型,并与GT-power软件耦合,建立了整个柴油发电机组的联合仿真模型;在此基础上,进行了突加、突卸50%负载的仿真计算,通过与相应的试验数据进行对比,表明所建立的应急柴油发电机组联合仿真模型具备良好的准确性。根据某核电站母线失电的负荷特性提出了核电应急柴油发电机组的负载加载方案。在分批次投入负载时,预测了柴油机在加载过程中的转速、齿条位置、示功图、缸内温度以及同步发电机的电压、频率、有功功率、无功功率等参数的变化。结果表明所建立的联合仿真模型具有一定的准确性及良好的动态响应特性,在快速加载过程中运行可靠,具备在短时间内加载到所需全部负荷的能力,能够对整个机组的机械、电气性能进行全面系统的分析。最后,针对柴油机调速系统存在的非线性和时变性,建立了应急柴油发电机组BP神经网络PID的调速系统模型,并将此调速模型分别应用到柴油机仿真模型和柴油发电机组联合仿真模型上进行相应带载程序的仿真计算。在进行柴油机突加、突减负载的过程中,利用BP神经网络的自学能力及自适应能力对PID的控制参数进行在线调整,从而得到了PID参数的实时最优解。将仿真计算的结果与相应传统增量式PID控制的仿真结果进行了对比分析,对比结果表明,BP-PID的转速控制方案具有更好的动态响应特性。