混合动力船舶动力装置及能量管理研究综述

随着大功率电机技术、电力电子转换技术和电力存储技术的发展,混合动力推进成为提高船舶燃油效率、减少排放、提高安全性和冗余的良好选择。本文结合国内外混合动力船舶的发展状况,阐述了混合动力船舶动力装置的构架和工作模式,分析了混合动力船舶能量管理的研究现状,提出混合动力船舶电气化、智能化、大型化、民用化的发展方向。     

柴-电混合动力系统应急推进模式仿真研究

柴-电混合动力的应急推进(PTH)模式是将轴带电机作为电动机单独推进,增加了船舶的安全性.应用AMESim软件,对柴-电混合动力船舶的应急推进模式进行建模和仿真,研究通过控制离合器接排压力实现柔性接排,以及调距桨螺距加载方法实现顺利起航,仿真结果可为柴-电混合动力船舶应急推进系统设计提供参考和指导.     

船舶柴电混合动力系统轴带电机不同起动方式的仿真研究

柴电混合动力推进系统的电力推进(PTH)模式是将轴带电机作为电动机运行并单独驱动螺旋桨推进,作为紧急推进的一种有效方式,能加强船舶运行的可靠性。在切换至PTH模式时,轴带电机不能自启动,必须借助其他方式。应用AMESim软件,对船舶柴电混合动力系统进行建模并稳态校核,仿真计算PTH模式下轴带电机不同起动方式对系统性能的影响,研究轴带电机稳定起动的控制策略。仿真结果可为船舶柴电混合动力系统的设计提供参考和指导。     

基于单片机的船舶调距桨自动推进控制系统研究

现有船舶动力推进装置普遍采用调距桨作为动力推进发生装置,在动力发生过程中需要对应的动力电机控制参数控制,才能使调距桨产生最大的推进力。但是,现有的推进控制系统在对动力电机控制上无法匹配对应参数。导致推进控制力降低,电机供电转数失常,影响船舶的动力输送。因此提出基于单片机的船舶调距桨自动推进控制系统研究。通过创建基于单片机的动力控制硬件,对传统控制硬件进行更新;再通过引入自适应推进算法,实现动力电机参数的自动调整控制效果。最后,通过对比实验证明提出设计系统的可行性。     

船舶推进电机保护装置

针对某型船舶推进电机启动、转向时所存在的安全隐患,设计了一种电机保护装置,以防止推进电机在启动或转向时,因电枢电流过大而对电机造成的危害.     

基于动力分配的船舶能耗最优化算法研究

针对传统抗干扰能力差和功率消耗低的问题,提出了基于动力分配的船舶能耗最优化算法研究。确定设定船速,在混合动力推进过程中,增加整船的负荷,分析推进器螺距、推进器个数。采用电力推进,研究服务航速模式下的电机功率,设计船舶能耗最优化算法工作流程,根据设定量计算船舶控制量及动力分配,使能耗量不断趋于最优化,达到能耗最优化。由实验对比结果可知,该算法抗干扰能力和功率消耗都比传统算法要好,可为船舶低耗运行提供支持。     

舰船动力定位系统推进器的过载保护和功率管理研究

传统的船舶动力定位系统采用柴油机作为推进动力,并配合推进吊舱,实现船舶的动态定位。随着电力技术的不断发展,电力推进技术在船舶动力定位中有了更广泛的应用,电力推进技术具有调速方便,可靠性高等优点。本文首先研究了船舶动力定位的电力推进系统原理,建立了船舶动力定位推进电机的数学模型,然后设计了船舶的功率检测电路和过载保护控制器,并基于Visual C++6. 0平台进行了舰船动力定位推进器的功率管理和保护仿真实验。     

PMSM无速度传感器技术在船舶推进控制系统中的应用

船舶推进控制系统具有监测船舶电机运行状态、转子信息等作用,对船舶动力推进系统有重要的意义。传统的船舶推进控制系统采用机械式传感器采集电机信息,存在误差大、时效性低和不稳定等问题,本文基于新型PMSM无速度传感器技术,设计一种先进的船舶推进电机矢量控制系统。仿真实验表明,基于无速度传感器的电机矢量控制精度高、性能稳定,具有重要的理论和实际意义。     

冰载荷电力推进轴系扭转振动研究

以船舶混合动力推进轴系的电力推进模式为研究对象,建立轴系扭转振动数学模型,重点讨论了电力推进轴系冰载荷激励力矩和推进电机的阶次振动激励力矩对轴系扭转振动的影响。采用应变法对实际船舶推进轴系进行扭转振动测试,将推进轴系的测试值与理论计算值进行比对分析,验证了文中建立的推进轴系数学模型和应变测试方法的正确性。     

能量管理策略在混合动力船舶上的应用

混合动力船舶电力推进系统是指引入蓄电池和超级电容联合为船舶电力系统供电的船舶电力系统,燃料电池、蓄电池和超级电容的引入能够有效降低船舶电力系统的能源消耗,提高船舶电力系统的供电能力。本文结合蓄电池和超级电容的工作原理,建立了混合动力船舶电力推进系统数字仿真系统,研究船舶电力系统复杂工况下运行的可靠性。通过比较有限状态机控制策略(SMCS)和等效燃料消耗最小控制策略(ECMS),对混合动力船舶电力推进系统进行控制,结果表明:ECMS控制策略耗能最少,总效率最高,有效提高了船舶运行的经济性。     

喷水推进器与螺旋桨混合推进系统应用分析

结合南非海军3 500 t轻型护卫舰采用的喷水推进器和螺旋桨混合推进的典型案例,分析喷水推进器和螺旋桨混合推进的特点。说明喷水推进器和螺旋桨混合推进系统与柴油机、燃气轮机的联合使用可以有效发挥不同原动机和不同推进器的优点,使得这种推进方式既满足快速性,又满足经济性、隐身性和机动性多方面的要求。     

混合推进系统喷水推进器与螺旋桨相互作用研究

通过求解雷诺时均的RANS方程数值模拟了单独喷水推进器和螺旋桨的流场,并用试验数据验证了数值计算的结果。在得到满意的结果之后,数值模拟了一台喷水推进器与两个螺旋桨混合推进系统的流场。通过流线和压力分布等研究混合推进系统流场特点。混合推进系统中,喷水推进器与螺旋桨的进、出流条件都发生了的改变,其中螺旋桨的改变较大。不同螺旋桨旋向计算结果表明,外旋桨有助于改善混合推进系统中喷水推进器的进流、提高整个推进系统的效率。数值计算和理论分析都表明,混合推进系统中,螺旋桨性能对流场的变化更敏感,在设计时应给予更多的关注。     

混合推进船舶"船-泵+桨-机"匹配方法研究

为提高混合推进船舶推进系统的性能,分析了"船-泵+桨-机"的匹配方法.介绍了"船-桨-机"与"船-泵-机"的匹配方法、思路与步骤,着重研究"船-泵+桨-机"匹配中的泵、桨负载分配对推进性能的影响.以调距桨特性曲线与喷水推进推力曲线进行混合推进舰船的快速性计算,螺旋桨重载降低推进效率,喷水推进重载容易产生空化.为避免喷水推进泵产生空化,调距桨的螺距、转速可调范围变窄.     

风翼-柴油机混合动力船主机降速模式

为了探索风翼-柴油机混合动力船主机降速航行模式,分析了风翼船机桨的能量传递,以及风翼助航对船舶阻力和主机的影响.分别研究了定速航行和定功率航行两种主机降速航行模式的特点.通过对比得出定速航行更适合于风翼-柴油机混合动力船舶,为风翼-柴油机混合动力船舶的推广应用提供了理论依据.     

金枪鱼延绳钓船机电混合动力推进系统应用研究

作为一种新型推进方式,机电混合动力推进系统具有调速范围广、驱动力大、正反转易控、体积小、布局灵活、安装维修方便、振动和噪音小等优点。金枪鱼延绳钓船正常航行与作业航行时的航速不同,高航速航行时,使用柴油机推进系统;低航速钓鱼作业时,使用电力推进系统,柴电推进系统相互切换,相互联锁。经过实船测试,机电混合动力推进系统比柴油机推进省油约25%;前者可以提高金枪鱼船推进系统冗余度,提高船舶放钓、收钓作业工况下的操纵灵活性,大幅度提高船舶操纵性和综合推进效率,提高了船舶经济性与环保节能性,具有广阔的应用推广前景。     

混合电力吊舱式推进系统

本文分析对转桨吊舱推进器的结构特点,并与传统的机械推进系统进行比较,经分析混合电力吊舱推进系统在机舱布置、燃油消耗量、投资成本等方面混合电力吊舱推进系统具有优良性能。     

混合对转推进系统设计与实船应用研究

为全面深入了解混合对转推进系统实船安装对船舶性能影响,为数值仿真和性能预报提供实船参考数据,以集装箱运输船为应用对象,提出了一种把吊舱推进器集成在挂舵臂上的混合对转推进系统(CRP-POD),详细阐述了CRP-POD的系统构成、工作模式和电气控制系统实船设计方案。通过实船试验和运行数据分析,安装混合对转推进系统的船舶与同系列安装常规推进系统的船舶相比,特定航行工况下航速有2~3%的提升、回转能力有所降低、航向稳定性上优于常规船。     

中大型水面舰船推进系统研究分析

随着海军对船舶动力/电力平台要求的不断提高,舰船混合动力系统以其高燃油经济性、高续航能力等优势而越来越受到各方关注。本文结合国内外舰船发展状况,针对中大型水面舰船推进动力系统进行分析,阐述混合动力系统的优势和发展空间。     

潜艇推进电机技术特点与发展分析

分析归纳潜艇推进电机的性能需求特点,主要介绍现代直流电机、先进感应电机、永磁电机、高温超导电机等几类主要电机的技术发展现状,在比较几种推进电机技术特点的基础上,结合潜艇推进的关键需求,分析总结了未来潜艇推进电机的发展趋势。