自阻型MMC整流器在船舶中压直流电力系统中的应用

针对半桥型模块化多电平换流器（MMC）不具备处理直流故障的能力,采用一种自阻型子模块结构的MMC作为整流器,并在船舶中压直流（MVDC）电力系统中应用。搭建基于MMC的船舶MVDC环形电力系统模型,采用双闭环解耦控制、载波移相调制、子模块电容电压平衡和环流抑制综合控制策略;在Matlab/Simulink环境中,对其进行仿真验证。仿真结果表明,该综合控制策略可行。自阻型MMC的整流器可为船舶MVDC电力系统提供良好的稳态性能、动态性能和直流故障处理能力,可为船舶MVDC电力系统的进一步研究奠定基础。     

MMC在船舶中压直流电力系统中的应用

随着船舶自动化程度的不断提高,船载电力设备的数量和功率也在不断增加,一方面提高了船舶的运行质量,另一方面也对船舶电力系统的性能提出了更高的要求。为了满足日益增大的电力功率需求,传统的船舶低压电力系统逐渐被中压直流电力系统所取代。中压直流电力系统具有稳定性高、输电损耗小等优点,目前获得了较广泛的应用。本文针对船舶中压直流电力系统的变流与功率优化问题,开发了一种基于MMC多电平换流器的船舶中压直流电力控制系统,并详细介绍了中压直流电力系统和MMC多电平换流器拓扑结构的原理,具有重要的意义。     

基于MMC的船舶中压直流电力系统控制策略的研究

针对全桥模块化多电平换流器在船舶中压直流(Medium voltage DC, MVDC)电力系统中缺乏系统级的建模与控制问题,本文搭建了基于MMC 的船舶MVDC 电力系统模型,说明了该系统的框架结构与运行原理,提出了电压与无功外环,电流内环的双闭环控制策略,进一步验证了该系统发生直流侧短路故障时的故障限流能力,最后采用直流电压下垂控制并网方案,实现了双机有效的并联运行。通过Matlab/Simulink 的仿真分析,表明该系统具有良好的稳态特性和动态性能。     

船舶中压直流电力系统中模块化多电平逆变器的谐波性能仿真研究

[目的]对船舶中压直流(MVDC)电力系统而言,模块化多电平逆变器(MMC)的应用是目前研究的热点。MMC的输出电压波形是否为正弦波将直接决定MVDC电网和负载的工作性能,因此改善MMC的谐波性能显得尤为重要。[方法]首先,以船舶MVDC电力系统为背景,研究MMC的谐波特性与电压等级、桥臂子模块(SM)数量之间的关系;然后,针对控制器采样周期、载波频率、调制比和桥臂电感值等参数对MMC逆变器谐波性能的影响,开展仿真对比分析。[结果]研究结果表明:较高电压等级的MMC应配置较多的子模块;当明确MMC子模块的数量后,调制比和采样周期是MMC谐波特性的主要影响因素。[结论]所得结论可为中压型MMC逆变器的参数设计提供决策依据。     

不对称全桥飞跨电容型MMC在船舶推进电机中的应用

[目的]模块化多电平变换器(MMC)因其独特的模块化特性和较低的开关频率等优点,在交流传动系统中表现出良好的调速性能。针对MMC在船舶中压低频工作模式下的子模块电容电压波动问题和传统高频注入法所导致的共模电压过大问题,提出一种适用于船舶电力推进系统的不对称全桥飞跨电容型MMC改进型拓扑。[方法]首先,介绍改进型电路拓扑的工作原理和低频工况下电容电压的波动缘由;然后,结合方波注入法与可设置截止频率的环流注入法,设计相应的控制方案;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,搭建带有螺旋桨负载的6 k V/36 MW永磁同步推进电机模型,模拟船舶电力推进系统的分级正车启动工况。[结果]仿真结果表明:该方案可以将低频段电容电压的波动百分比由16%降低至8%以内,且无共模电压注入。[结论]研究成果可为船舶中压直流电力推进系统的变频器设计提供参考。     

基于不对称全桥型MMC的船舶永磁电机推进系统仿真

为优化中压推进电机调速性能,利用模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)作为推进电机变频器。采用不对称全桥型子模块拓扑,并设计相应的不对称全桥型MMC电机变频调速系统应用于船舶电推系统。在Matlab/Simulink环境下,分析船舶在不同工况下的螺旋桨工作特性以及不对称全桥型MMC调速性能。仿真结果表明,不对称全桥型MMC应用于船舶推进电机调速系统具有良好的控制精度及动态响应能力,采用分级运行模式对推进系统进行启动、停车以及倒车过程,可以减缓MMC电容电压波动,提高系统工作性能。     

一种模块化直流变压器调制策略研究

隔离型模块化多电平直流变换器（IMMDC）是船用中压直流电力系统的关键部件，论文分析了IMMDC方波调制下桥臂压降与直流母线电压、交流侧方波电压幅值之间的关系。在此基础上，推导了IMMDC的平均等效模型，实现了电路直流回路与交流回路的解耦，针对IMMDC直流回路电流振荡问题，在方波调制的基础上提出了一种改进调制策略，在IMMDC系统中增加一个新的可控量来校正直流电流波形，进而稳定模块直流侧电容电压，提高系统的稳定性。最后，搭建了实验样机并完成了实验验证，结果表明改进调制策略能够有效地抑制直流电流的振荡，减小模块电容电压的波动，验证了所提调制策略的可行性与有效性。     

中压直流大电流数据采集元件现状分析

中压直流电力系统具有总体重量轻、体积小、效率高等优点已成为了下一代船舶电力系统的发展方向。国内对船舶中压直流电力系统研究刚刚起步,对其数据采集元件的研究更少。文章对中压直流电力系统船舶的数据采集元件进行分析选型,为数据采集系统构建奠定基础。     

舰船中压直流综合电力推进系统变频器控制方法

为了提高舰船中压直流综合电力推进系统变频器控制的精准度和稳定性,提出舰船中压直流综合电力推进系统变频器控制方法。通过母线电流中性特征,计算母线直流稳定电流系数与输出电压均值。根据构成的双控点电路的等效阻值与电压衰减系数及母线电压的回馈功率,得到母线两端的平衡电压系数、脉宽电压与其对应的功率值,依据变频器内部滤波抑制参量,发出谐波抑制信号,抑制补偿电流发生高频次谐信号,由此完成舰船中压直流综合电力推进系统变频器对电容电压平衡状态控制、定电压与定脉冲控制与高频次谐波抑制。实验结果表明,提出的舰船中压直流综合电力推进系统变频器控制方法精准性高、可行性强,能够显著提高舰船中压直流综合电力推进系统的稳定性。     

基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究

针对船舶中压直流综合电力系统,分析系统的结构和特性。给出船舶中压直流综合电力系统的机理模型,包括原动机、发电机、推进电机和四象限负载等。在PLECS软件中建立船舶中压直流综合电力系统的仿真模型,实现了系统起动、加速和突然倒车等正常和极端工况的数字仿真,仿真结果验证了本文所进行的数字仿真研究的正确性,能够为系统的早期设计提供仿真工具。     

基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究

针对船舶中压直流综合电力系统,分析系统的结构和特性。给出船舶中压直流综合电力系统的机理模型,包括原动机、发电机、推进电机和四象限负载等。在PLECS软件中建立船舶中压直流综合电力系统的仿真模型,实现了系统起动、加速和突然倒车等正常和极端工况的数字仿真,仿真结果验证了本文所进行的数字仿真研究的正确性,能够为系统的早期设计提供仿真工具。     

一种用于模块化多电平变换器的优化均压策略

模块化多电平变换器(MMC)的子模块电容电压均衡问题,是工程应用中需要解决的难点问题之一。本文针对采用电容电压排序,根据电流方向直接选择相应子模块投入的传统均压策略进行了改进和优化,引入了子模块电容电压值的上、下限,有效地避免了子模块的频繁投切现象,降低了系统的开关损耗。最后通过在Matlab/Simulink平台上搭建MMC仿真模型,对优化前后均压策略进行了比较,仿真结果证明改进算法有效地减小了IGBT开关次数,降低了系统损耗。     

船舶中压交流供电系统设计关键技术分析

船舶电力系统容量的不断增大促进了中压交流电力系统在船舶上的应用,然而船舶中压交流电力系统与传统的400V低压系统在设计上存在多方面较大的不同。依据相关标准和设计原则,对中压船舶电力系统的接地、保护、电能质量等问题进行了分析,提出了解决的思路和方法。分析结果可作为中压船舶电力系统设计的参考。     

中压大电流系统传导干扰测试方法分析

当前舰船综合电力系统采用直流中压电网结构,主电网电压达到中压等级、电流高达数千安培。现有的电磁兼容标准所规定的测试方法无法对中压大电流系统进行传导干扰测试。文章通过对现有版本电磁兼容标准中传导干扰测试方法的讨论,比较分析了几种测试方法的区别及各自的局限性,提出了改进0.25μF电容耦合法测试系统相关测试设备的建议,为最终实现中压大电流系统的传导干扰测试指明了方向。     

匹配中压直流电网的飞轮储能充放电切换特性仿真研究

为提高舰船功率容量及传输效率,采用中压直流配电的综合电力系统势在必行,由于舰船大功率负载频繁切换、高能武器投切、脉冲负载等的影响会对直流配电系统稳定性带来冲击性影响,故采用短时大功率飞轮储能系统并入电网对其进行功率调节与电压补偿以增强其稳定性。本文基于Matlab/Simulink平台建立了匹配中压直流电网的飞轮储能充放电并网仿真模型,探究飞轮储能充放电模式切换的动态特性及对直流电网电压稳定性的影响,结果表明大功率飞轮储能系统能够有效提高直流电网稳定性,抑制电压凹陷,并能够为后续飞轮储能充放电模式切换改进优化提供指导。     

一种基于比例-谐振(PR)控制的MMC环流抑制策略

环流是模块化多电平变换器(MMC)的固有属性,其存在让子模块电容电压波动幅度增大,并导致桥臂电流畸变且峰值增加,影响系统的运行特性。传统的基于二倍频负序旋转坐标变换的环流抑制策略控制环节繁琐且有一定局限性。本文分析了一种基于比例-谐振(PR)控制的环流抑制策略,该策略控制环节简洁、适用于任意相数的MMC系统。最后通过Matlab/Simulink平台上的仿真,证明了策略的有效性。     

船舶中压发电机继电保护策略分析

相较于传統船舶低压电力系统,中压电力系电力系统电压等级的提高对减少电气设备的重量、尺寸和经济指标是非常有利的。但由于电压的提升,系统安全性的需求也随之提高,中压供电方式也较为复杂,为保障系统的安全稳定运行,则必然要构建结构完备、性能优良的继电保护系统。为此,本文主要结合较为典型的船舶中压电力系统中的中压发电机为研究对象,结合其本身特点,分析研究其继电保护改进技术、构建较为完善的系统保护配置方案,以期为相关的工作人员或者研究人员提供一定的理论支持。     

船舶中压电力系统的数学建模和PID控制器设计

随着船舶功能性的增多,船用电气设备数目随之增加,从而对船舶电力系统的要求越来越高。提高电压等级来高效配置电力系统资源是解决此问题的有效方法。中压电力系统是基于这种方法设计的电力系统之一,目前已广泛应用于船舶之中。本文将对中压电力系统进行数学建模,并且通过PID和CMAC-PID控制对其进行分析。     

一种柔直换流器子模块电容容值优化方法

提出了一种优化柔直换流器(MMC)子模块电容容值的方法,采用这种方法,可以使子模块电容容值需求降低到常规方法的40%,同时电路损耗几乎保持不变。仿真结果验证了所提理论的正确性和可行性。     

MMC子模块电容电压波动特性研究

模块化多电平变换器(MMC)中子模块的电容由于悬浮布置,当电容上流过电流时会对电容进行充放电,从而产生较大的电容电压波动。本文利用环流与电容电压波动之间的关系,通过计算低频环流大小,对子模块电容电压的低频波动和开关频率次的波动进行了研究。最后在Matlab中搭建仿真模型,通过仿真验证了推导结果的正确性。