船舶与岸电并网控制策略研究

岸电与靠港船舶并网控制技术是岸电的核心技术之一,能够实现岸电向船舶的不间断和稳定供电。针对传统岸电控制策略频率稳定性差和不能接受船舶能量管理系统调度的缺点,文章提出了一种基于改进下垂控制的岸电与船舶电网并网策略,使岸电逆变器在具有下垂特性的同时,还具有类似于船舶同步柴油发电机转子的惯性。岸电通过并网预同步控制与船舶电网并网,不会产生大的电流冲击。通过改进下垂控制能够有效提升并网后电压和频率的稳定性,提高船舶电网的电能质量,且能够接受船舶能量管理系统的调度。通过仿真试验,并与传统下垂控制策略进行对比,结果验证了改进下垂控制策略的有效性。     

岸电电源预同步并网方法研究

将岸电电源模拟为虚拟同步发电机的特性,可提升船舶电网对岸电电源的接纳能力,然而岸电电源在并入船舶电网时,通常存在较大的瞬间冲击电流。本文提出了一种预同步并网方法。首先介绍了虚拟同步发电机的原理,并分析其并网过程存在的问题,在此基础上提出了预同步的并网方法并介绍锁相环的设计。最后进行仿真研究,结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

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。     

船舶岸电系统短路电流计算方法

船舶电力系统短路电流计算是船舶电气设计中的关键技术。针对船舶岸电系统与船载发电机短时并网运行转移负载的工况,分析国际电工委员会(International Electrotechnical Commission, IEC)推荐的不同短路电流计算标准的适用性,提出基于叠加原理的短路电流计算方法。以某典型船舶岸电系统为研究对象,明确其最大短路电流的计算步骤,提高岸电系统短路电流计算的准确性,为船舶电力系统和岸电系统的电流容量设计及保护装置选型提供设计依据。     

船舶与岸电无缝并网系统优化控制策略

针对船舶靠港使用岸电易发生全船失电的故障和逆变器的动态响应过快影响船舶电网稳定性的问题,基于下垂控制策略建立船舶与岸电无缝并网控制系统,在下垂控制器中加入虚拟惯性环节,优化控制策略,仿真实验结果表明,所搭建的控制系统能够实现船舶供电电源的无缝切换,控制策略的优化方案可改善逆变器的动态响应性能,提高电网的稳定性。     

船用逆变器电流随动控制策略研究

针对船舶电力系统大负载、强耦合特点,结合陆上大电网并网逆变技术,提出逆变器电流随动控制策略,研究船舶多能源供电系统中逆变器与同步发电机并联供电技术。通过理论推导以及数学模型的建立并进行仿真,获得所提出控制策略的实现及参数的确定方法。研究结果表明,采用所提出控制策略的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。这种新型逆变器控制策略为新能源在船舶混合供电系统中的应用提供了新的研究思路,在船舶新能源逆变场合具有良好的应用前景。     

基于虚拟同步机技术的船舶岸电电源控制策略

本文引入虚拟同步发电机技术,针对有功频率控制、电压无功控制以及电压电流控制分别进行优化。并通过小信号模型分析阻尼系数对岸电系统输出的影响,进而制定了船舶岸电电源自适应阻尼控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比验证,仿真结果验证了船舶岸电电源自适应阻尼控制策略的有效性。     

船舶岸电装置设计

许多大型船舶在靠港时,通过发电机供日常用电,而发电所使用的燃料一般为柴油和重油等。为保护港口环境,需减少船舶靠港时污染物的排放。通过研究船舶岸电装置,在船舶靠港时,采用岸电作为船舶日常供电,可以有效解决船舶污染物的排放,对保护环境有重大意义。     

邮轮码头船舶岸电配置方案

邮轮岸电系统可以在大型邮轮船舶停靠泊位期间代替船载燃油发电机提供日常用电供给。根据国内邮轮岸电的需求和发展趋势,针对邮轮岸电的系统功能和配置特点进行论述。介绍邮轮岸电船侧和岸侧系统的组成,总结大功率变流、锁相、同步负荷切换、电缆张力检测等关键技术。列举多种子系统配置方案,并以南沙邮轮码头为例进行分析,认为南沙邮轮码头宜采用高-高变频、移动小车式电缆系统方案。此方案具有结构紧凑、可靠性高、连接船舶适应性强的优势。     

轴带双馈发电机的空载并网控制和功率解耦控制仿真研究

对船舶轴带双馈发电机的数学模型和控制方式进行了详细探讨,研究了船舶轴带双馈发电机的空载并网控制和功率解耦控制两种控制策略,并在Matlab／Simulink环境下,搭建了两种控制模式下的双馈发电仿真系统,对轴带双馈发电系统的相关动态和静态特性进行了仿真利分析。结果表明：轴带双馈发电机在空载并网控制模式下具有良好的跟随参考电压特性,在功率解耦控制模式下具有良好的功率解耦特性,对有功功率和无功功率给定能够快速响应,稳态误差被控制在较小范围内。     

柴油发电机组H_2励磁控制器的研究

船舶电力系统电压的稳定性主要取决于船舶电站同步发电机调压系统的电压响应特性.为了抑制负荷扰动的影响,提高同步发电机调压系统的动态性能,将H_2控制理论应用于同步发电机调压系统的设计,将系统的性能要求转化为标准H_2控制问题.首先分别建立相复励装置和无刷励磁同步发电机的数学模型,然后建立采用H_2励磁控制器的同步发电机调压系统的数学模型.针对外部干扰和模型的不确定性,H_2励磁控制器的设计可以归结为混合灵敏度问题.在分析同步发电机模型不确定性的基础上,合理地选取加权函数,通过解Riccati方程,得到H_2励磁控制器.计算机仿真结果表明:设计的H_2励磁控制器,能在充分考虑系统模型不确定性的情况下,有效地提高系统的动态性能和抑制扰动的能力,改善船舶电力系统电压的稳定性.     

电力推进船舶供电单元建模与仿真

本文分析了电力推进船舶电力系统的特点，建立了带有PID调速系统的柴油发电机组仿真模型，同步发电机采用相复励励磁系统。针对电力推进船舶的电力系统特点，分析了电力系统常见的三相故障对同步发电机励磁电压和端电压的影响。     

船舶综合全电力推进系统的动态仿真

为了优化船舶综合全电力推进系统的控制性能,建立了由船舶电站、永磁同步电机和船桨组成的系统数学模型。给出了多台柴油发电机组并联运行的仿真计算方法。在螺旋桨特性计算中,提出了推力系数和扭矩系数的计算方法。针对永磁同步电机常规直接转矩控制存在负载角不稳定问题,提出了基于负载角限制的直接转矩控制算法。以中铁渤海1号船为例,实现船舶全电力推进系统的动态过程仿真,结果验证了数学模型和方法的有效性。     

基于PWM逆变的新型船用轴带发电系统研究

为了提高常规轴带发电系统总体性能,本文研究了一种采用PWM逆变技术的新型船用轴带发电系统。通过采用虚拟发电机控制技术,使逆变器输出具有与柴油发电机组相似的电压-无功功率和频率-有功功率下垂特性。利用MATLAB/Simulink搭建了新型轴带发电机组的仿真模型,对控制策略进行了验证,为该系统应用于船舶的正确性和有效性提供了技术支撑。     

船舶轴带发电机的发展与新方法的研究

现在广泛使用的船舶轴带发电机系统控制相对简单，但对船舶电网中的电能质量影响大，并且需要依靠同步发电机来补偿无功等缺点。本文在分析了轴带发电机发展历程与工作过程的基础上，介绍一种新型的轴带发电机模式，利用全控型PWM整流器的四象限运行功能，实现有功、无功的快速调节。给出了整个系统的主电路与控制方案，从理论上解释了这种新的轴带发电机系统的正确性和可行性。     

基于双PWM变换器的轴带发电系统控制策略研究

本文提出了一种由双PWM变换器构成的新型轴带发电系统控制策略,其整流侧将轴带发电机发出的电压、频率变化的交流电变换为直流电;逆变侧采用虚拟同步发电机控制策略,使逆变器具有与柴油发电机相似的输出下垂特性和电气、机械特性,保证该轴带发电系统能与常规的柴油发电机组长期稳定并联运行。在MATLAB/Simulink环境下搭建了该新型轴带发电系统的仿真模型,对其与柴油发电机组的并联运行进行了模拟,对模型中转动惯量对系统的影响进行了分析,验证了该控制策略的可行性。