有源前端变频器中PWM整流器的仿真研究

为了减小船舶电力系统中的谐波干扰和实现船舶制动时能量回馈,有源前端(Active Front End,AFE)变频器逐渐在电力推进船舶中得到应用。针对AFE变频器的关键部件PWM(Pulse Width Modulation)整流器进行了研究,在建立三相电压型PWM整流器数学模型的基础上,采用前馈解耦控制策略,实现了有功功率和无功功率的解耦控制。通过PSCAD/EMTDC(Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transient in DC Sys-tem)软件环境下的仿真研究,对单位功率因数整流和有源逆变进行了比较,表明PWM整流器可以实现能量双向流动,控制系统具有较好的动态性能。     

基于新能源的船舶动力系统分布式控制策略

随着海上经济向着可持续化方向发展,柴油动力船舶的环境污染问题引起社会各界关注。柴油动力船舶会发生燃油泄漏等事故,不利于海上环境的可持续发展。近年来,风能、太阳能等新能源为动力的船舶动力系统获得了社会各界的重视。相对于传统的柴油动力系统,基于新能源的船舶动力系统具有环保、可持续的特点,但也存在能量分散、密度低,且易受气象条件影响。本文针对新能源在船舶动力系统的应用问题,研究了一种复合式船舶动力推进系统,并对该动力系统的分布式控制策略进行详细研究。     

渔业科考船电力推进系统概述与分析

介绍了船舶推进的两种方式:常规机械直接推进与电力推进。指出电力推进系统在渔业科考船应用的优势。分析了电力推进系统中两种类型变频器的工作原理:DFE整流前端变频器和AFE整流前端变频器,并进行了性能比较。认为AFE系统体积重量更有优势,DFE系统具有成本优势。     

AFE变频器在船舶电力推进电机控制中应用的研究

电子技术快速发展,非线性电子元器件在船舶电力推进电机中得到大量使用,对电网造成了严重的谐波污染。在船舶电网系统中,随着变频器容量不断扩大,变频器逐渐成为最大谐波源之一。为了解决船舶电力推进电机的谐波问题,将AFE变频器应用于电机控制。本文对推进系统中谐波产生的原因进行分析,并对AFE变频器结构和控制方式进行研究。     

新能源船舶混合储能系统关键技术问题综述

电力电子变换技术的不断进步为风能、太阳能和燃料电池等新能源技术在船舶中的应用起到了积极的推动作用,为平抑分布式发电装置间歇性和随机性电能输出与不同运行工况下船舶电气负荷持续稳定电能需求之间的矛盾,储能系统在新能源船舶电力系统的电源能量中继和功耗动态平衡过程中的调控作用显得尤为重要。特别是,储能系统必须同时具备高功率密度和高能量密度的特点,才能满足船舶电力系统中大功率异步电机频繁启动和电气负荷长时间不间断运行的需求。论文介绍了典型储能技术的技术特点,着重探讨集成蓄电池-超级电容的典型混合储能系统,对比分析了无源式和有源式混合储能系统结构的技术差异;从适用电网的不同运行模式(离网型和并网型)和不同优化策略(目标和方法)的角度,分别论述了混合储能系统的容量优化配置问题的解决途径;在此基础上,从能量型与功率型储能元件的匹配控制环节和变流器的运行控制环节,解析了混合储能系统的协调运行控制技术发展现状。     

新能源船舶路径跟踪自抗扰控制方法

新能源船舶运动路径控制属于欠驱动控制,传统PID控制动态性能较差,无法适应新能源船舶运动中遇到的扰动问题。本文在对新能源船舶进行运动分析的基础上,提出一种新能源船舶路径跟踪自抗扰控制器的设计方案,该路径跟踪自抗扰控制器包括舵角自抗扰控制器、扩张状态观测器和跟踪微分器等,对舵角自抗扰控制器、扩张状态观测器和跟踪微分器进行了详细设计,使用Matlab对新能源船舶自抗扰控制进行了仿真,得到了轨迹跟踪、首向角变化以及速度变化的仿真结果。仿真结果表明,设计的控制器能够对设定轨迹进行跟随,具有较好的稳定性。     

太阳能船舶的能量控制测量研究

环境污染、能源短缺问题日益突出,对于新能源设备的开发的呼声越来越大。太阳能船舶是适应时代的要求,也是未来旅游船舶发展的趋势。太阳能船舶的能量控制对于船舶性能的发挥至关重要,本文设计一套以DSP为基础的电能测量系统,旨在实时准确的测量船舶中电能储量及损耗,从而为船舶的进一步能量调控做准备。     

基于反馈线性化的AFE变频器功率控制

提出了一种新的有源前端(Active Front End, AFE)变频器功率控制策略,仿真测试验证了基于该策略的AFE变频器具有交流侧电流畸变小、直流电压稳定、静态和动态性能好、能量可双向流动等优点。该策略基于多输入多输出非线性系统的反馈线性化理论和同步旋转坐标变换,将AFE变频器功率控制模型转化为线性、时不变的解耦系统,有利于控制系统的设计及实现。     

基于云计算的船舶能量管理系统研究

当前世界面临严重的能源危机,石油、天然气等能源日渐枯竭,影响着经济和社会的发展。同时,化石燃料造成的环境污染问题也日益显现,全球气温变暖已经成为不争的事实。因此,大力发展绿色能源和节能减排成为各行业的研究热点,新能源船舶也应运而出。新能源船舶主要以电力推进船舶、混合动力船舶为主,船舶的能量管理水平决定了船舶的续航时间、航行效率和安全性等。本文针对电力推进船舶的能量管理问题,充分结合云计算和PLC技术,建立了船舶能量管理系统模型,并进行仿真分析。     

基于参数灵活配置的虚拟同步发电机在船舶自主电力系统中的应用

随着全球能源危机和环境污染的不断加剧,绿色环保是船舶未来的发展方向,各国研究者都在积极探索新能源在船舶平台上的应用技术,以实现船舶节能减排的目标。文章针对具有船舶特质的电力系统因新能源融入造成的脆性源增加和系统惯量减少所导致系统容易失稳抗干扰能力差、多种分布式电源之间功率的协调分配等问题进行研究,提出在船舶多模式电站中可采用一种基于虚拟同步发电机原理的并网逆变器控制策略,因其具有类似同步发电机输出阻抗大、转动惯量大和功率按下垂特性分配的特点,适用于船舶电力系统这类自主电力系统;还设计了虚拟惯量和阻尼系数的自适应调节策略,充分利用VSG虚拟惯量和阻尼系数灵活可调的优势,在不同工况下有效解决新能源设备和负荷突变引起的频率和功率的波动;通过仿真验证该控制策略在船舶新能源技术中的可行性。     

某中压交流电力推进系统变频器的设计论证

电力推进动力系统是船舶主推进系统的一个重要方向和发展趋势,变频器作为控制电机性能的关键设备,决定了其动态、稳态特性,并影响船体操纵性能。文章介绍了某5000吨级公务船的使命任务、船型构造和电力系统的组成,接着对12脉冲变频器和AFE变频器的原理进行了阐述,最后从设备配置、成本价格、谐波控制和可靠性的角度分析了两者的差异,结合本船实际情况选择了AFE变频器。对于电力推进船舶主推进系统的设计具有一定的参考价值。     

海上平台新能源单元主动式虚拟直流电机技术

针对海上平台多种新能源构成的电力电子化直流微网系统具有低惯量、弱阻尼特性，以及海上新能源强的间歇性所引起的微网系统稳定性问题，在风力发电单元、光伏发电单元的接口直流变换器中，采用主动式虚拟直流发电机技术，即接口变换器的控制系统中加入直流发电机机械方程和电磁特性方程，使其具有直流发电机惯量特性与阻尼特性，减缓在风光发电单元出力突变时对母线电压冲击，以提高直流微网系统惯性。建立虚拟直流发电机控制小信号模型，分析其中惯量系数和阻尼系数对于系统稳定性影响机理，利用小信号线性模型根轨迹获得参数的优化设计准则。仿真结果表明，采用所提出的虚拟直流发电机控制方法极大弱化风光间歇性对于母线电压冲击的影响，同时提高了弱电网特性下微网稳定性，验证了该方法理论正确性与可行性，在新能源独立供电弱网条件下具有广泛的应用前景。     

自航绞吸式挖泥船“天鲸号”电力系统设计

＂天鲸号＂是目前亚洲最大、中国第一艘大型自航绞吸式挖泥船,不仅挖掘能力强、疏浚产量高,而且电站和驱动方式的设计达到国际先进水平。通过＂天鲸号＂在不同工况下供电情况的分析,具体阐述了功率的分配和电站的管理;并通过各种电压系统的对比确定了本船的电压;针对不同变频设备的特点,详细介绍了直流母线技术和有源前端（AFE）变频技术的具体应用。同时介绍了本船电缆和配线的特点,以及各种辅助电源的适用范围,为国内开展自主设计提供参考和借鉴。     

AFE变频器抑制谐波与能量再生特性的应用研究

研究了AFE技术的变频器的工作原理其在电机应用场景中节能与抑制谐波的特性。AFE技术的应用,尤其对具有较大转动惯量的电动机系统,不仅提升电机运行性能,降低了电动机运行温度,延长了使用寿命,还能够实现能量回收,省却了制动电阻及其冷却设备,降低设备成本,提高系统可靠性。同时,谐波抑制也使得电网电能质量得到改善,减少对电网中其他用户的影响。     

多电平变换技术及其应用

介绍了多电平变换技术的发展,对多电平逆变器的电路结构以及控制策略进行了分析和比较,指出了其优缺点.最后介绍了多电平逆变技术在高电压大功率的变频调速、有源电力滤波装置和电力系统无功补偿等方面的应用情况.     

PLC控制交流变频调速控制系统在船用电梯中的应用

以OMRON的CQM1 PLC控制安川VS-616G5组成的控制系统为例,介绍了该系统在齿轮齿条驱动的船用电梯中应用的硬件结构、PLC和变频器通讯的相关程序设计及变频器的参数设置,以及基于自定义协议的PLC与环境监测智能仪表之间的通讯.突出了PLC+变频器在船用电梯中的控制特点,为PLC+变频器在船用电梯控制中的应用提供了实际经验.     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能的影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。通过对计算结果进行分析,发现在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视;对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave 型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。上述研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了新的参考和思路。     

储能系统在分布式发电中的应用

当今以风能、太阳能为代表的可再生能源,因其储量丰富、环境友好等特点,得到人们日益广泛的重视。基于可再生能源的分布式发电是可再生能源利用的一种主要方式,然而,由于可再生能源的间歇性,导致了分布式发电系统的稳定性、可靠性以及电能质量问题,在这种情况下,储能系统应运而生。本文介绍了蓄电池、超级电容、燃料电池以及飞轮等几种常见的储能技术,简要分析各自的工作原理,比较了它们之间的优缺点,并以蓄电池和超级电容为例,分析混合储能系统的构成方式,最后通过Buck/Boost双向变换器与直流母线相连接,给出了一系列适合于分布式发电系统的隔离型Buck/Boost双向变换器,并比较了它们之间的优缺点。     

基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略

[目的]针对舰船移动平台光伏系统的输出功率不稳定问题和负载突加/突卸所导致的功率波动问题,提出基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略。[方法]针对传统限值管理方法的不足,根据超级电容荷电状态所在的不同分区自适应调整滤波时间常数,从而实现混合储能系统功率的优化分配,同时分析各个变换器的控制策略和工作模式。[结果]Matlab仿真结果和工程测试结果表明:该能量管理方案和变换器控制策略可以有效地改善混合储能系统的过充或过放问题,不仅可以保证直流母线电压的稳定性,还可以提高系统的动态响应性和协调性。[结论]研究成果可为移动平台光伏系统的能量管理提供参考。