基于虚拟同步发电机的岸电并网控制策略研究

岸电系统为船舶供电时采用不断电切换方式接入是岸电的核心技术之一。本文提出了一种基于虚拟同步发电机的岸电与船舶电网并网策略,使岸电逆变器具有下垂特性的同时,还具有类似于船舶同步发电机转子的瞬态惯性,其输出特性与柴油发电机类似。通过仿真研究,岸电与船舶电网并网时,并网电压和频率基本稳定,冲击电流较小,验证了控制策略的有效性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

关于用大功率变频变压电源作为船舶岸电电站的研究和应用

文章阐述了用大功率变频变压电源,替换传统柴油发电机作为船舶岸电电站的新思路,根据应用推广以实例、数据证明了变频/变压电源作为船舶岸电电站,为缩短造船周期打下了良好基础。     

港口船舶岸电综合监控系统设计与实现

针对现有岸电系统均为简单的"电网-岸电电源-船舶"连接形式,缺乏统一的监控管理软件平台,分析船舶岸电系统对监控系统的需求,提出船舶岸电监控系统的设计思想及各功能实现,介绍监控系统的软硬件。该综合监控系统将船舶岸电系统的运行管理、设备监控、环境监测、视频安防和计量计费等功能统一起来,具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好及维护简单等特点。     

船舶港口岸电技术及其应用

为了生态环境的保护和资源的合理利用,引入并推广船舶岸电技术已十分迫切。文章首先介绍船舶靠港传统燃料供电模式的缺点,提出环保岸电供电模式的优点,并简述和分析国内外船用岸电技术的发展现状、趋势;其次介绍和分析岸电供电系统的概念、分类、比较等,并阐述船舶侧岸电系统供电方式、基本原理;继而进一步研究船舶侧岸电系统供电基础设计及关键技术,并结合一型2 500标准箱集装箱船的岸电系统设计方案、设计要点,以及不同供电方式的各指标对比,说明2 500标准箱集装箱船的电站管理操作步骤及实现岸电和发电机组并网的方法。     

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。     

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.     

船舶永磁同步电机的嵌入式节能调度方法研究

嵌入式调度方法因船舶永磁同步电机存在电压波动性，导致总能耗较高。为此。提出一种基于分阶段的船舶永磁同步电机节能调度方法。该方法先对嵌入式船舶永磁同步电机的耗量特征进行排序并构建等微增率基准，将微增率基准与最优潮流相结合，对约束条件进行有效处理并降低系统电机能耗，在满足限制基准的基础上，进行船舶永磁同步电机的嵌入式节能调度的全局最优解。实验结果表明，该算法最大限度地减少了发电机组的调节量，保障了舰船机组的稳定运行。     

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。     

改进下垂控制在船舶电站并联运行中的应用

为了解决跨接线造成不同电站发电机组输出无功功率不平衡的问题,提出一种改进型虚拟功率下垂控制策略。该方案利用各机组的虚拟无功功率信息,修改虚拟无功电压下垂特性曲线的电压配置,达到提高虚拟无功功率分配精度的目的,进而实现有功功率和无功功率的合理分配。同时,通过自适应修改下垂增益对电压和频率进行二次调节,保证系统电压和频率不偏离额定值。PSCAD中的仿真结果表明,该改进下垂控制策略能够快速有效地改善发电机组输出功率的分配精度,并且提高系统频率和电压质量。     

船用无刷隐极同步发电机通风发热计算与分析

电机的通风发热计算较复杂，一般计算准确度较差。本文运用经典的通风风路计算与有限元分析计算相结合的方法，对某船用无刷隐极同步发电机的通风发热进行了分析和计算。电机试验结果表明，该计算方法大大提高了电机通风发热计算的准确性，解决了隐极同步发电机设计中的通风发热计算问题。     

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。     

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。