当今相似理论在电力系统的物理模拟中已得到广泛的应用,特别是对于动态模型的建立与应用。船舶电站物理模拟系统主要是建立船舶电力系统的通用动态模型,这种方法节省了费用,而且保证了模型应用的广泛性,是很有价值的。本文以研究相似条件和相似现象性质的相似理论为基础,对船舶电站物理模拟系统进行了深入的研究,提出了用直流电动机调速系统来模拟船用柴油机的动态特性。本文首先对船舶电站柴油机调速系统进行了数学建模,具体方法是将具有非线性性质的柴油发电机组用线性系统来近似。由于同步发电机电压的有效值由励磁电流决定,频率由柴油机的转速决定,我们可以分析柴油机的转速特性,从而获得同步发电机电压频率的变化规律。根据对船舶电站同步发电机调压系统的分析,建立船舶电站同步发电机的数学模型。结合柴油发电机调速系统的数学模型和同步发电机调压系统的数学模型,可以得出船舶电站柴油发电机组的数学模型。由于直流电动机和柴油机特性相似,因此利用直流电动机调速系统来模拟柴油机调速系统,从而达到用直流电动机模拟柴油机的目的。直流电动机调速系统采用双闭环设计,通过改变双闭环调速系统的参数,使双闭环调速系统具有与柴油机调速系统相似的开环频率特性,结合同步发电机调压系统的数学模型,从而建立了船舶电站物理模拟系统的数学模型。又在单台直流电动机-同步发电机机组运行正常的基础上,研究了两台机组并联运行时的动态稳定性。这项工作为研究船舶电力系统的动态性能奠定了良好的基础。通过计算机仿真试验,对船舶电站物理模拟系统过渡过程的分析表明,虽然模拟系统不能完全再现柴油机的动态特性,但是能够近似地反映柴油机的某些动态特性,系统的动态指标基本上满足了要求,验证了本文提出的设计方法是合理、可行的,即用直流电动机来模拟柴油机进行船舶电站研究的效果是良好的。