非线性特性在船舶电力系统中的研究及仿真

随着现代船舶的巨型化,船舶电力系统集成度越来越高,电力系统的稳定性对船舶航程至关重要。同时,和岸基供电系统不同的是,船舶电力系统动力负载与其发电机组有着非线性耦合关系,所以船舶电力系统属于一类非线性控制系统。本文研究了船舶电力系统的非线性原理及数学模型,分析了系统动力负载的动静态特性以及与发电机组的非线性耦合特性。最后提出了一种利用Hamilton函数方式的并联电力非线性控制系统,并仿真验证了系统的鲁棒性特征。     

基于HHT的船舶非线性横摇运动响应特性研究

针对航行于海上船舶的横摇运动具有非线性非平稳的特点,探索采用希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,简称HHT)方法研究船舶在波浪中的非线性横摇运动的响应特性,对几种不同海况下的船舶的典型运动响应,首先通过经验模态分解提取典型横摇响应信号的固有模态函数(Intrinsic Mode Function,简称IMF),再对分解得到的IMF分量进行Hilbert变换,求得典型横摇响应信号的Hilbert谱,通过分析所得谱图的特征,获得船舶非线性横摇运动响应的动力学特性。仿真结果表明,HHT方法在分析船舶非线性横摇运动的动力学特性研究中具有可行性和有效性,从而为船舶运动分析研究提供了一个新的方法。     

现代船舶电力系统鲁棒性研究

随着船舶动力系统增加,系统负载与推进器的非线性因素增多,影响船舶电网传输的稳定性,需要对船舶电力系统负载鲁棒性进行研究,以控制系统稳定性。本文建立船舶发动机负载与推进器的非线性模型,研究负载功率、电流及电压之间的耦合关系,在分析了系统鲁棒性基础上提出了一种基于Hamilton函数的船舶电力系统控制策略,对系统负载与推进器的非线性因素进行控制,最后对提出的策略进行仿真,结果表明其对船舶电网传输的稳定性具有很好控制作用。     

基于EEMD的HHT在LNG船电力系统故障检测中的应用

随着社会的发展,LNG(液化天然气)船舶更多采用电力推进作为主要动力方式,船舶电力系统由于结构复杂、容量巨大,因而容易发生故障。当电力系统出现故障时,电网的瞬时电压、电流、频率等特征量会相应变化,根据电压频谱的变化可以对LNG船电力系统故障进行有效识别。本文采用基于EEMD的HHT对故障暂态进行检测,结果表明该方法可以有效地进行故障识别。     

利用混沌理论进行船舶电力系统脆性模型仿真与分析

在求解随机、非线性系统的运动规律时,系统的不确定性往往使求解结果不唯一或者不够精确。混沌理论由于其周期循环特性、对输入条件的敏感性和内相关性等特点,被广泛运用在非线性系统中。船舶电力系统结构和组成复杂,是典型的非线性系统。本文将混沌理论应用于船舶电力系统的脆性模型仿真与预测分析上,取得良好的效果。     

迎浪时基于非线性运动方程的船舶RANS数值模拟

迎浪航行是船舶运动是非线性运动,采用一类具有齐次解的二阶偏微分方程描述迎浪时船舶的非线性运动,构建船舶迎浪航行控制的非线性运动方程,在临界稳定条件下分析船舶非线性微分方程的齐次解,在非线性波动运动模式下,建立船舶非线性运动方程的局部寻优模型,采用最小二乘拟合方法进行迎浪航行的控制参量寻优,实现非线性运动方程的船舶RANS数值仿真模拟,根据RANS数值模拟结果实现船舶非线性运动优化控制。数值仿真分析表明,迎浪时船舶非线性运动方程具有稳定收敛的齐次解,能实现对船舶的超稳定性控制。     

非线性船舶电力均衡系统的离散结构设计

给出一种基于非线性理论的船舶电力均衡系统设计。非线性稳定模型能够有效解决船舶电力系统产生的非线性与干扰。本文所设计的电力均衡系统结合Hamilton的结构设计思想与SMES控制器的优点。实验结果表明,该系统不但结构简单,而且能够获得较好的稳定效果。     

Kolmogorov熵在船舶电力系统可靠性研究中的应用

混沌分析和非线性特性的故障识别一直是船舶电力系统可靠性研究中的重点和难点,本文应用Kolmogorov熵分析和研究船舶电力系统的可靠性.通过计算和分析不同状态下船舶电力系统的K熵,得到了船舶电力系统的混沌定量判据,使船舶电力系统混沌分析与电力系统的可靠性研究结合起来,为船舶电力系统可靠性研究提供新的方法和思路,同时将K熵的计算数值作为电力系统中故障的特征值来识别系统的故障.实验表明了该方法的有效性和可行性.     

基于SAPF的船舶电力系统谐波抑制

为避免大量强非线性负载的使用给船舶电力系统带来严重谐波污染,提出采用并联型有源电力滤波器(SAPF)实现船舶电力系统的谐波抑制。在建立船舶电力系统仿真平台的基础上,从分析船舶典型强非线性负载的谐波成分入手,设计并联型有源滤波器的谐波电流检测模块和补偿电流跟踪控制模块。仿真结果证明并联型有源滤波器对船舶电力系统谐波抑制的有效性。     

不同运行工况下船舶电力系统的负载响应特性研究

船舶电力系统经过上百年的发展,目前已经综合了电力推进系统、船载用电设备等,对于船舶的正常运行有非常重要的作用。随着船载用电设备的不断增加,一方面增加了船舶电力系统的供电压力,另一方面,对于某些非线性负载,可能会导致电力系统不稳定。本文研究的主要内容是不同运行工况下电力系统的负载响应,采用傅里叶变换等信号提取方式,结合船舶电力系统的数学模型,对不同运行工况下的电力系统负载响应进行分析与仿真,对于改善电力系统的负载响应特性有一定的参考价值。