太阳能空气动力艇混合储能装置中能量管理系统的设计与仿真研究

船舶电力推进系统在实际运用中具有明显优势,单一能量型储能装置难以有效应对其中分布式发电单元的输出功率间歇性和负载功率变化随机性波动的情况,给电网稳定运行带来了较大挑战。将锂电池和超级电容通过高执行效能的能量管理策略集合成混合储能装置,则能够很好地解决这一问题。论文通过引入对两种储能装置的充放电过程协调控制的逻辑环节,设计形成完善的四级联动式能量管理系统,建立基于MATLAB/Simulink的太阳能空气动力艇电力推进系统和混合储能装置的能量管理系统的仿真模型,分别对混合储能装置的充放电功率响应、内部功率分配、状态参数控制以及辐照强度同步变化的过程进行数据分析。研究结果表明:混合储能装置充放电控制的最大超调量低于30%,对负载波动的最大调节响应时间小于2.5 s,锂电池持续放电输出功率波动小于5%、放电电压变化率在3.5%以内,超级电容器能够实现对负载功率波动高频分量的瞬时响应。     

远洋船舶空调负荷参与电网调峰优化运行方法

常规船舶空调负荷参与电网调峰应用于远洋船舶时,存在电网调峰不确定度较大的不足,为此提出远洋船舶空调负荷参与电网调峰优化运行方法。基于远洋船舶空调负载智能计算机构,与负载智能调控机构的构建,完成船舶空调负荷参与电网调峰组件优化运行设计,实现组件执行机构的优化;建立远洋船舶空调负载参与调控程序,完成调控机制和调控程序的优化,结合组件执行机构的优化,实现远洋船舶空调负荷参与电网调峰优化运行。试验数据表明,提出的优化运行方法较常规方法,电网调峰不确定度降低10.04%,适合远洋船舶空调负荷参与电网调峰。     

LNG发电船微电网的能量管理系统研究

LNG发电船是一种使用液化天然气作为清洁能源的可移动式独立微电网,在港口使用LNG发电船作为辅助电源,可以大幅降低港口排放。考虑到LNG发电机组的单机最大容量的限制,设计了一种配置了功率补偿装置的微电网单元,可以根据实际需求进行并联扩容,并有效解决了LNG发电机组负载动态响应的不足。为保证该系统的稳定性以及发电质量的可靠性,建立了一套分层架构的分布式能量管理系统,该系统既具备自主性,又能保持系统的协作性及可扩展性。     

多电船舶的能量管理策略仿真研究

文章对氢燃料电池船"Alsterwasser"号进行模拟改装,保持以质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为主能量源,设计了以磷酸铁锂电池和超级电容为核心的复合储能装置,更好地应对多变的负载需求。采用支持向量机进行工况识别,设计低通滤波器进行功率分配,提出2种不同的能量管理策略对复合储能装置的功率输出进行优化控制,并设计仿真实验,对比其优劣。仿真结果表明,模糊控制策略匹配复合储能装置能更好地优化功率分配。     

船用螺旋桨负载动态实验仿真装置研究

介绍了动态仿真船用螺旋桨负载的总体方案并给出了一种仿真装置。该装置能仿真螺旋桨在各种工况下的静、动态特性，为推进电机提供逼真的轴负载。装置的主体为转矩随动系统，其反馈转矩的测量采用了转矩传感器，文章以某深潜救生艇的螺旋桨负载为研究对象，建立了系统的数学模型，设计了转矩随动系统，利用设计的装置进行了综合仿真，仿真结果与负载实际响应接近。     

小型船舶减摇装置的最优设计及性能分析

在建立了系统动力学模型的基础上，运用数值优化方法对减摇装置的参数进行了优化设计，得到了减摇装置的最佳频率和最佳阻尼；分析了减摇装置有无时系统的传递函数特性，仿真计算了减摇装置有无时船体对初始横摇角的响应及对外部激振的响应。结果表明，设计的减摇装置对船体的横向摇动有明显的减摇效果。     

船舶主机缸套水余热温差发电装置的实验分析

针对不同因素对船舶主机缸套水余热温差发电装置性能的影响问题,搭建船舶主机缸套水余热温差发电实验装置,实验表明,热交界面材料的种类和温差发电片连接方式会直接影响温差发电装置的性能。采用液态导热硅脂作为热交界面材料可有效地提高温差发电装置的发电性能;串联和并联方式获得的最大输出功率相近,但串联方式所匹配的负载约为并联方式的4倍,所获得的开路电压约为并联的2倍。     

船用螺旋桨负载动态实验仿真装置研究

介绍了动态仿真船用螺旋桨负载的总全方案并给出了一种仿装置。该装置能仿螺旋桨在各种工况下的静、动态特性,为推进电机提供逼真的轴负载。装置的主体为转矩随动系统,其反馈转矩的测量采用了转矩传感器。文章针对某深潜救生艇的螺旋桨负载进行了仿真研究,仿真结果与实际响应接近。     

海洋浮标发电装置最优工况选择的参数分析

参考某类型海洋浮标发电装置的具体参数和作业海况,建立海洋浮标作业过程的简化运动学方程模型。基于数值分析软件MATLAB,对装置的主要参数进行分析,分析了不同波浪角频率和波高海况下该装置的动力学响应与能量转换效率。得到了波浪角频率在(ω=2.8 rad/s,ω=3.0 rad/s)区间为危险海况,装置的固有频率位于此频率范围,易产生共振;波浪角频率安全区间内电磁效率材料比率的最大值对应的能量转换效率最高;波高的变化不会导致装置振动周期的变化,波高过大或过小会影响浮标振动位移。     

岸电对接靠港船舶无缝供电控制方法的改进

为解除在岸控并网时靠港船舶冲击负载导致逆变器过流保护跳闸故障,提出一种岸控逆变器双输出港船无缝连接供电的控制策略,使用同步逆变器模拟同步发电机的并联同步转移负载性能,采用虚拟同步机控制方法,并利用实验装置进行并网实验。并网实验表明,突加冲击负载导致畸变波形,采用电压/频率(V/f)控制在并网前后畸变波形未完全修复;采用虚拟同步机控制可以完全修复畸变波形并保证频率和电压变化幅度较为平缓,具有快速追踪的特性,应用于港船无缝接岸电方面更具有优势。     

安川变频系统UNBC故障的查找及处理方法

在集装箱装卸机械的交流驱动系统中,安川的产品应用广泛,比较有代表性的配置是将能量回馈装置与变频器组合使用。能量回馈装置（又称变流器）在系统中,将电网的交流电源整流成直流电,为变频器提供驱动电源,由变频器将直流电逆变成交流电来驱动交流电动机。当电动机带位能性负载处于下降状态或处于制动状态时,能量回馈装置能根据直流母线的电压变化自动将能量逆变成与电网同幅值、同相位、同频率的正弦交流电回馈到电网,同时可以稳定直流母线电压,     

跷跷板式波浪能发电装置运动及载荷分析

为解决海洋波浪能的吸收利用问题,文章提出一种基于横摇运动的跷跷板式波浪能发电装置。建立简化数学模型,对影响装置运动响应的因素进行讨论。使用软件对装置进行水动力仿真分析,得出该装置在波浪作用下的运动响应情况及波浪载荷。计算分析不同线性阻尼系数下装置的波浪负载,根据结果计算平均功率,结果表明存在最优线性阻尼系数,合理的阻尼系数可以增大装置的发电能力。     

船舶减摇鳍动态负载研究分析

减摇鳍是一种降低舰船横摇运动,提高舰船航行稳定性的有效装置,其基本组成部件包括鳍结构、驱动装置和电气控制系统3部分。为了使减摇鳍的减摇作用最大化,研究减摇鳍的动态负载响应和水动力特性有重要意义。本文建立了船舶横摇的运动学模型,在其基础上开发了船舶减摇鳍电液负载仿真试验平台,并进行了仿真试验平台的性能补偿设计和船舶减摇鳍的动态负载响应仿真。本文有助于提高减摇鳍的流体力学特性,改善减摇鳍的设计水平。     

电力推进系统快速减载量控制策略研究

在现代电力船舶推进系统中,能量管理系统(PMS)是起到优化船舶运行、防止船舶发生故障的作用,是整个船舶的重要组成部分。本文在分析发电机组响应特性的基础上,首先验证发电机组加载、减载的可靠性,并分析了不同减载策略控制方法。根据不同方法控制策略的优劣性,采用综合的控制方法进行控制设计,设定最大安全时间为目标函数,分别分析低瞬态负载和高瞬态负载的情况下减载量的最优选择,描述在发电机组发生跳闸情况下的可靠性以及更快的减载速度方面的表现。本文在提出的优化减载量的基础上,结合船舶失电快速性的特点,提出一种在系统频率变化未知时频率检测的方法,通过2次不同电压的采样值,在船舶发生电网故障时,能有效快速地检测电网频率的变化,为减载系统及时提供控制信号以进行减载控制。     

负载敏感液压变压器响应特性

为解决现有液压变压器输出压力不能根据负载自动调节的问题,在摆动油缸控制的斜盘柱塞式液压变压器的基础上设计了一种负载敏感液压变压器,利用AMESim软件对其进行负载敏感特性分析。结果表明,该液压变压器能够根据负载的变化自适应调节输出压力,负载敏感的稳定性和精度良好,5 MPa阶跃响应的上升时间小于0.15 s。其±1 MPa正弦响应频率大于1 Hz。     

基于柔性并网控制的新能源港机大功率充电系统

为促进绿色港口建设和发展,降低新能源港机发电系统不稳定性和不确定性对港口电网冲击和电网能量实时调度的影响,以及对港机安全生产带来的潜在影响,研发基于柔性并网控制的新能源港机大功率充电系统。该系统采用多脉波整流变换装置、柔性并网双向装置等设备,通过柔性并网控制系统对直流母线电压变化、负载波动分别进行检测和实时预测,并经过直流母线多层级智能控制,提高直流母线电压稳定性,保证直流系统电源与负载之间能量流动平稳、可靠;利用基于直流电压变系数补偿的多电压区间分段稳压控制技术、整流系统多层级保护技术等电力电子技术,降低系统故障率,提高系统冗余性。在新能源发电系统和港机作业工况下的测试结果表明,该系统能够快速实现能量流动调度,减少系统对电网的能量反馈,降低系统对港口电网的影响,提升港口电网的稳定性。     

一种船用直升机电源负载模拟装置设计

根据船用直升机负载性能特点，分析负载模拟装置的设计要求，从负载容量及分组、散热功能、控制保护功能、结构布置等多个方面对负载模拟装置进行综合设计，并通过工程样机开展试验，验证设计方案的可行性。该装置可为船用直升机电源的性能验证提供精确可靠的试验保障。     

低噪声机械传动装置多目标优化设计方法

机械传动装置的振动噪声与许多因素有关,传统研究方法很难进行振动噪声优化设计。本文采用多目标优化设计方法开展考虑间隙与摩擦的机械传动装置的低噪声稳健性设计,基于正交试验设计与响应面法获得6个目标的响应曲面,结合NSGA-Ⅱ算法对响应面模型进行优化,极大提高了运算速度。最后得出了优化点并进行了结果验证。     

船舶大容量负载对电力系统的影响

本文以后两台柴油发电机组并联的电力系统为例建立了船舶电站并联系统的机电暂态过程数学模型，应用求解发电机转子运动方程为核心的暂态稳定性分析方法，研究了并联系统在切除、投入大容量负载后的动态特性，结合一个算例进行了数字仿真，并从仿真结果可知调节原动机调速器和发电机励磁调节器的参数可以改善系统的稳定性。     

船舶能量管理系统PMS对策

船舶电力系统是独立电网,电气设备相互连接在一起,发电机和负载相互影响,对电力系统优化运行和控制的最基本要求是安全运行并且能量消耗最少。早期的能量管理是指为满足实际负载的功率需求,自动启动或停止发电机组。最近,许多先进的控制系统加入能量管理。以电力推进船舶的电力系统配置和船舶综合控制系统及其控制层次结构为例,对能量管理系统PMS的目标、组成、具体功能进行详细介绍。