基于遗传算法船舶新能源并网逆变器LCL滤波器设计

在节能减排的趋势下,人们开始探求开发新能源作为辅助动力并入船舶电网。船舶电网是一个有限电源系统,电网谐波含量较高。新能源并网接口是逆变器,采用的脉冲宽度调制(PWM)技术使并网逆变器产生高频谐波电流注入船舶电网,容易造成船舶电网不稳定。需在逆变器后端加上能够滤除高频谐波的LCL型滤波器,而陆地上传统的并网逆变器LCL滤波器参数设计的试凑法很难满足船舶新能源逆变并网要求。鉴于此采用遗传算法对船舶电网侧LCL滤波器各参数优化设计的方法,综合考虑船舶电网LCL型滤波器的约束条件选择出最优解。仿真结果表明,采用遗传算法优化参数的滤波器对逆变器输出谐波进行有效抑制,为船舶新能源并网提供理论支撑。     

一种基于LCL输出滤波器的船用逆变器研究

针对高功率密度、高体积重量比的船舶电力系统应用场合,研究基于LCL输出滤波器的电路结构与电流瞬时值控制策略,为船舶多能源供电系统中逆变器与同步发电机并联供电的实现提供技术方案。通过逆变器建模与解耦、控制器数学模型的建立与系统的仿真,获得了控制策略实现及参数确定的方法。仿真结果表明,所设计的船用逆变器与同步发电机并联构成的供电系统,具有稳定性高、动态特性好、供电质量优、发电机利用率高等优良性能。     

并联型有源电力滤波器输出LCL滤波器的设计

LCL滤波器是一种滤除逆变器开关谐波的有效手段,具有比L滤波器更优异的性能。为了避免LCL滤波器发生电流谐振,通常需要加入阻尼电阻。本文基于电流最大允许脉动、逆变器开关频率和阻尼特性要求,提出了应用在三相并联有源电力滤波器中的LCL滤波器的设计方法,并在详细介绍设计过程的基础上,给出了一个设计实例。实验结果证明了所设计的LCL滤波器和采用的控制策略的可行性和性能优越性。     

基于多比例谐振的混合APF谐波补偿研究

针对变频器在船舶上的大量使用而导致谐波污染问题,提出一种基于多比例谐振的混合有源滤波器谐波补偿策略。混合有源滤波器由LC无源滤波器和有源滤波器构成,并结合多比例谐振组成谐波补偿控制策略。该控制策略由电网谐波检测、谐波补偿和谐波电流跟踪组成。其中谐波补偿采用检测电网电流的方式,保证治理谐波的同时,抑制LC滤波器可能发生的谐振；谐波跟踪采用多比例谐振控制器,利用其在不同特定频率高阻抗的特点,准确跟踪不规则的谐波电流,提高控制系统的精度。最后,仿真结果验证了所提控制策略可有效抑制船舶电网谐波,提高设备用电的安全性。     

基于混合型逆变器控制的船舶电力系统谐波抑制研究

船舶电力系统结构简单容量小,所带的非线性负载复杂,电网中谐波含量较高,对电网和设备带来了危害。以降低谐波为目标,本文采用了一种混合型逆变器控制系统。通过独立地对大功率低开关频率逆变器与小功率高开关频率逆变器进行载波调制,实现了交流驱动与谐波抑制。分析了系统的数学模型,介绍了控制策略。在Matlab软件中搭建了混合型逆变器控制系统的仿真模型,并与传统型逆变器控制系统进行了对比。仿真结果表明:混合型逆变器能够有效减少特征谐波和高次谐波,在船舶电力系统中有良好的应用前景。     

无源滤波装置在船舶电力推进系统的应用

变频驱动对电网产生了严重的谐波污染,消除谐波影响已成为电力推进船舶研制的关键.在建立小型电力推进系统谐波分析的数学模型基础上,对无源滤波装置的拓扑结构进行改进,并采用改进遗传算法对该无源滤波器参数优化.根据优化参数设计所提出拓扑结构的无源滤波装置,应用MATLAB7.0软件对电力推进系统进行仿真,仿真结果证明该拓扑结构和参数优化方法的正确性,达到谐波抑制的良好效果.     

单相电力变压器高频传输特性研究

本文对单相电力变压器高频信号传输特性进行研究。首先建立了描述变压器高频传输特性的电路模型,模型考虑了变压器的高频寄生参数的影响。针对不同频段各种寄生参数对变压器传输特性的不同影响,将等效电路化简为不同频段的简化低阶谐振电路,并得出主导谐振点的频率计算公式。根据谐振频率法求取变压器的寄生电容参数,同时对电感参数及电阻参数也进行提取。试验与计算结果的对比验证了在50Hz～500kHz频率内所建立的电路模型具有较好的准确性。     

一种船舶岸边供电系统的双频方案设计

在船舶大型化及规模化的今天,岸边供电系统已经成为整个船舶航程中不可缺少的组成部分。在船体靠岸期间,利用港口提供的岸边电源系统代替其自身的发电设备能有效降低能耗及海面污染。本文研究岸边供电电源系统及实现的关键技术,分析各自的利弊;在针对高压交流电通过变频器引起的谐波震荡,设计了一种抑制谐波的双频电路,此模型通过捕捉岸边电源与船舶供电系统的电流相位差来实现。最后通过实验证明该方法的有效性。     

一种适用于新能源船舶的多功能并网逆变器

船舶电网电能质量不仅会影响设备的使用效率和可靠性,还会降低船舶运行的经济性和安全裕度,甚至威胁到船舶的安全性。随着船舶新能源技术的不断发展,各种新能源在船舶平台上的使用也给船舶电网电能质量带来一些新问题。文章分析了船舶电网电能质量的三个重要影响因素。基于改进型i_p-i_q法的谐波无功检测的思想,提出一种多功能并网逆变器控制策略——既能够充分利用逆变器的剩余容量,在完成并网的同时,还能够提供无功补偿、谐波抑制等多目标控制的一体化装置,对船舶电网电能质量进行分散式补偿和控制,不仅有效提高逆变器的利用效益,还节省宝贵的船舶空间,降低投资成本。该控制策略省去了低通滤波器,提高检测速度和精度,能在无中性线的船舶三相三线制系统中无需改变传统逆变器拓扑结构便能实现不平衡电流的补偿,最后通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

基于虚拟同步发电机的船舶光伏并网逆变控制策略

在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的光伏并网逆变控制策略,在控制算法中引入功-频下垂特性和虚拟转动惯量,使并网逆变器具有与同步发电机相似的输出下垂特性及惯性阻尼;利用PSCAD/EMTDC建立船舶光伏电-船电并网电力系统仿真模型,分别对PQ和VSG模式下的电网频率/电压波动、光伏并网逆变器和同步发电机组承担的有功功率/无功功率进行分析,研究系统参数的暂态变化。结果表明:采用VSG控制策略能有效抑制系统频率波动,实现光伏并网功率的自动调节,并显著提高电网的稳定性。     

谐波倒相变压器的谐波抑制性能研究

针对综合电力系统中谐波抑制的需要,提出了一种带谐波抑制功能的日用变压器-谐波倒相变压器(HPIT).分析了HPIT的原理,给出了HPIT谐波抑制效果的计算方法、改善谐波抑制效果的措施.通过合理选择HPIT的参数,HPIT可以阻止50%以上的电源侧谐波通过日用变压器传递到负载侧.试验结果证明理论分析正确.     

基于FSMC的SAPF应用于船舶电网谐波抑制技术的仿真研究

为避免强非线性负载导致的谐波污染对船舶电网可靠运行的危害,提出采用基于模糊滑模控制(FSMC)的并联型有源电力滤波器(SAPF)抑制船舶电网的谐波。在分析船舶电网谐波成分的基础上,采用改进的Ip-Iq法实现谐波电流的实时检测,并针对强非线性负载的瞬变特征,将模糊滑模控制理论引入到SAPF的电流跟踪控制,最终通过向电网注入补偿电流的方式实现对谐波电流的抑制。仿真结果表明,基于FSMC的SAPF技术对船舶电网的谐波抑制效果良好,使电网谐波电流达到相关谐波标准要求。     

磁集成LCL在三相VIENNA整流器中的应用

LCL滤波器因其能有效减小高频谐波而被广泛应用于整流器和逆变器之中,但传统LCL滤波器中2个独立的电感需要用独立的磁芯进行绕制,不符合电力电子设备不断小型化的趋势。为减小电感体积、提高功率密度、实现电源设备的小型化,采用解耦磁集成的方法,将传统LCL滤波器中的2个分立电感设计成一个集成电感。分析了电感的磁通、磁阻等,对其进行了数学建模,并通过仿真验证了其可行性。由于磁芯材料的限制,2个电感之间不可能完全解耦,这会影响集成LCL滤波器的滤波特性;但通过合理的设计,可将耦合作用限制在可接受的范围内,保证其滤波特性。最后,通过试验验证了磁集成LCL滤波器的有效性。     

基于复合预测控制的并联有源电力滤波器研究

通过建立线性预测数学模型,分析了线性预测的不稳定性和差一拍控制对谐波补偿输出的影响,提出了将线性预测与记录一周期谐波电流采样点作为后续预测电流相复合的无差拍控制,消除了采样与计算延时对系统的影响。仿真结果表明,平均滤波器应用于ip-iq谐波电流检测算法中,谐波检测精度较高、响应速度较快;采用复合无差拍控制,对谐波抑制与无功补偿有较好的稳态精度和动态响应速度。在整体上提高了并联有源电力滤波器的谐波抑制与无功补偿性能。     

具有有源电力滤波器功能的光伏并网发电系统的研究

本文分析了有源电力滤波器(APF)和光伏并网发电系统的工作机理和数学模型,建立了有源电力滤波器和光伏并网发电系统的统一控制系统.根据瞬时无功功率理论,分析了基于i<,p>-i<,q>法的瞬时无功和谐波实时在线检测法,有效地实现了无功补偿和谐波抑制功能.在分析比较现有算法的基础上,建立了有源电力滤波器和光伏并网发电系统的...     

基于感应滤波的电力推进船舶电网谐波抑制

为研究谐波抑制方法在电力推进船舶电网中的应用,提出了一种基于感应滤波方式,同时具有自耦补偿和谐波抑制作用的新型推进变压器结构。该变压器二次侧采用延边三角形接线,它将传统滤波和无功补偿装置移至绕组内部且公共绕组的等效短路漏电感为零设计,使船舶大功率变流设备在电能变换过程中产生的谐波源无法进入交流网侧,有效地抑制了谐波对船舶电网的污染。对比船舶电网传统滤波方法,对新型推进变压器的结构设计,滤波原理进行了介绍,并分别对基于新型和传统推进变压器的6相交直交推进方式船舶电力系统进行了SIMU-LINK仿真,仿真结果的电流波形和电流频谱验证了方案的正确性和可行性。     

电力推进船舶谐波问题及实例分析

介绍了船舶电网谐波的产生及危害,以及常用的谐波抑制和消除方法。以某大型LNG船电力推进系统为例,建立了该系统的仿真模型,采用24脉冲变频器进行整流,进行仿真计算及分析,算例模型的仿真结果验证了该方案能有效降低船舶电网谐波,而无需加设滤波器补偿滤波。     

龙门吊“油改电”的供电线路谐波危害及抑制

龙门吊"油改电"后,供电线路都有谐波产生。抑制谐波是改善供电品质的重要手段。分析了"油改电"供电线路的电流、电压谐波产生的原因,陈述了谐波造成的危害。介绍了3种抑制交流供电线路电流、电压谐波影响的方法。     

无crowbar电路的双馈风电变流系统故障穿越设计

随着电网技术的发展,对风力发电系统的故障穿越能力提出更高的要求。本文提出了一种基于无crowbar电路的双馈风电变流器系统实现故障电压穿越的方法和策略,并通过仿真验证了其合理性和可行性,对项目设计和工程化应用有较大的借鉴意义。     

光伏并网逆变器控制策略的仿真与试验研究

光伏并网逆变器作为光伏并网发电系统与电网接口的主要设备,其控制技术已成为研究的热点。本文简要介绍了光伏并网逆变器系统的结构和工作原理,重点分析了其并网工况的控制方案设计及其电流调节器的实现过程。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下进行了系统的建模与仿真,仿真结果表明输出并网电流波形良好、和电网电压同频同相。