脉冲负荷柴油发电机组特性研究

脉冲负荷船上给系统电能质量带来极大的影响,甚至会威胁到船舶电力系统安全、稳定的运行。本文对含有大功率脉冲性负荷(雷达)的测量船上的柴油发电机组工作特性进行研究和分析,找到调速器介入前后,转速跌落、恢复的规律和稳态过程转速的变化率,从而得出利用柴油发电机组固有的机械储能来平抑负荷功率波动的量化标准,形成系统、理论的工程总结。     

含大功率脉冲性负荷的船舶供电系统设计及研究

脉冲性负荷是一种功率波动明显、频率切换频繁的负载,而船舶电力系统的容量和惯性较小,容易受到负荷波动的影响。本文首先根据雷达的种类、功率,及其运行特性和影响,将其进行分类并梳理出相应的解决思路,对功率波动周期和占空比都不确定的脉冲负荷雷达进行研究。由于柴油机的调速特性和发电机的调压特性都跟不上负荷频幅的波动,脉冲性负荷的工作会给船舶电力系统造成恶劣的影响,本文设计了一种含电容储能的脉冲性负荷供电系统,并完成储能电容参数的计算,结合柴油发电机组固有机械储能特性优化配置电容储能的容量。通过仿真验证了该供电系统在雷达多种典型工况下,直流母线电压的波动满足相关指标要求,网侧输入功率平滑稳定,且网侧电压谐波小于2%,满足负荷供电需求及舰船电网抗负载冲击的要求。研究结果对脉冲负载在舰船电力系统中的应用及其设计方面具有一定的指导意义和参考价值。     

柴油发电机组带脉冲负载储能补偿试验研究

柴油发电机组带脉冲负载引起系统交流电压畸变、交流频率波动以及直流电压振荡,为改善系统电能质量、提高稳定裕度、增强系统带负载能力,本文提出了在直流侧加储能控制以提升系统稳定性.储能电池一方面可作为系统的冗余备用,一方面可以降低直流侧母线电压波动,进而改善交流侧电能质量,满足负荷对电源的需求.在直流侧配置储能单元改善柴油发...     

脉冲负载对独立电力系统运行特性影响

脉冲负载工作模式复杂,对于容量和惯性有限的船舶电网等独立电力系统的冲击和影响较大。为研究脉冲负载下独立电网运行特性以及脉冲负载不同参数对独立电网运行特性影响,通过在Matlab/Simulink平台建立柴油发电机组-整流器-脉冲负载模型,在仿真的基础上研究分析脉冲负载峰值功率、占空比、周期以及前端滤波电容参数对电力系统动态特性的影响规律。本文算例结果表明,脉冲负载工作时会对独立电网引起电力系统各参数的周期性波动,且波动程度与脉冲负载的工作模式有关：当峰值功率增大时,柴油发电机组的调压效果受到影响而频率近乎不变;当占空比D=0.5时,电力系统电压波动最大;周期增大时对励磁调压系统的影响变大且频率受脉冲负载的影响变大;同时合理增大滤波电容可以平抑脉冲负载引起的功率冲击。     

船舶混合电力推进系统设计及优化控制仿真

为改善带有储能系统的混合电力船舶推进系统能效,提出一种适用于混合电力推进船舶的控制策略,以锂电池组的荷电状态为状态参数,根据不同电力负荷下的负载变化趋势和柴油发电机组的最佳燃油消耗率曲线,实现多台组网工况下的最佳增减机控制及单台在网工况下的最佳负荷调整。仿真验证表明,通过控制在网发电机组台数及单台发电机组功率负荷,可以降低船舶混合电力推进系统的燃油消耗,改善柴油机工作效率。     

基于飞轮储能的船用燃机直流微电网大功率负载响应特性

为充分利用飞轮储能对船舶直流微电网功率补偿的优势,弥补燃气轮机发电系统输出功率调节响应慢的不足,对船用燃机直流微电网大功率负载下的飞轮储能系统控制策略和电网响应特性进行研究。本文基于100 kW实装微型燃气轮机发电机组,建立了包括燃气轮机、发电机、飞轮储能系统的船舶直流微电网模型,并在有无飞轮储能系统的情况下,分别突加、突卸40%、60%、80%额定功率负载,详细分析不同负载模式下直流母线电压、发电机转速和飞轮转速的变化特性。结果表明,所提出的飞轮储能系统控制策略可以及时补偿大功率负载冲击下发电机和负载之间功率不平衡,防止母线电压和同步发电机转速波动过大,有效提升微型燃气轮机发电系统的电能质量和稳定性。     

柴电混合电力推进船舶负载频率H_∞鲁棒控制

[目的]风、浪及海流等多种随机不确定因素会引起船舶综合电力系统负载频率的波动。[方法]采用电池补偿柴油发电机组输出功率与船舶需求功率之间的差值,对柴油发电机组进行二次调频控制,保证船舶电网功率平衡,抑制电网频率波动。建立综合电力推进系统频率控制状态空间模型,基于H_∞混合灵敏度原理,选取合理的灵敏度与补灵敏加权函数设计鲁棒控制器,采用线性矩阵不等式(LMI)方法对设计的控制器进行求解并进行算例仿真。[结果]系统幅频特性表明,设计的鲁棒控制器具有合理性,短时冲击信号作用下的性能表现满足指标要求。与传统PI控制器的对比结果表明,设计的鲁棒控制器能显著抑制随机扰动引起的电网负载频率波动,减小柴油发电机组与电池的功率变化,电池荷电状态(SOC)变化范围明显缩小,可提高船舶电力系统鲁棒稳定性与鲁棒性能。[结论]该系统在各种工况下都能稳定运行并且使电网频率稳定,同时提高柴油发电机组燃油经济性,减小废气排放。     

脉冲负荷柴油发电机组仿真与试验

利用AMESim软件建立了脉冲负荷柴油发电机组的仿真模型,并对模型进行了调试和修正。利用修正后的模型对机组的稳态和动态工作过程进行了仿真,仿真结果与试验结果比较吻合,说明所建立的仿真模型具有较高的精度,可以用于研究机组在各种工况下的工作特性,不但可以较好地反映机组宏观性能参数的动态特性,还可以从微观上描述柴油机的动态热力过程,为脉冲负荷柴油发电机组仿真分析方法的建立奠定了基础。     

船舶柴电混合动力系统设计应用

针对功率大、运行模式复杂的柴电混合动力系统在实船上的设计应用问题，以海上危险品应急指挥船作为对象，研究柴油发电机组和储能系统组成、设备配置、运行模式、电池舱布置和规范要求等内容，结合该型船实际使用工况，计算电力负荷，并选用合适的储能系统。结果表明，通过合理的系统设计、容量计算和安全保护布置可满足实船应用技术要求。     

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]...     

发电功率快速大扰动时舰用蒸汽动力系统动态特性试验研究

[目的]旨在探究舰用蒸汽动力系统在汽轮发电机组功率快速大扰动条件下的动态响应特性。[方法]建立一整套舰用蒸汽动力系统陆上试验装置,采用模拟负载施加功率扰动,开展动态响应特性试验研究。[结果]结果表明：在功率单周期扰动条件下,锅筒压力波动范围在±1.5%以内,螺旋桨转速波动范围在±2.5%以内;连续周期扰动条件下,锅筒压力波动幅度在±2.5%以内,螺旋桨转速的波动范围在±3.5%以内;试验过程中蒸汽动力系统总体上运行平稳。[结论]研究成果可为舰用蒸汽动力系统的实际运行和使用提供技术支撑。     

某船柴油发电机组控制系统典型故障分析

文章对某船柴油发电机组控制系统典型故障进行分析,介绍了该系统的工作原理和典型故障,详细的阐明了故障原因,提出了相应的解决方法,并成功解决了柴油发电机组启动时柴油机瞬间转速高、易飞车、无法实现自动负荷分配以及柴油机高速时转速显示不准确等故障。     

脉冲柴油发电机组轴系动态特性分析

消磁用柴油发电机组的负载是一递减的脉冲扭矩,突加突减的负载给机组的设计提出了更高的要求。本文通过理论分析模型和虚拟样机模型分别对机组轴系在柴油机输出扭矩和脉冲扭矩下的动态特性进行分析。通过比较分析结果,在验证模型正确性的同时,也得出了许多有用的结论,为机组进一步优化设计打下了基础。     

基于飞轮储能技术的船舶区域配电系统冲击负荷供能策略

针对船舶区域电力系统中冲击负荷启停时引起的频率大幅度波动故障，采用飞轮储能系统，实现对冲击负荷的功率补偿和对系统频率波动的抑制。当飞轮充电时，采用按转子磁链的矢量控制方法对飞轮驱动电机的转速进行控制，以减少充电时间和过程扰动。当冲击负荷启动引起船舶出现功率缺额和频率波动时，触发飞轮装置进入放电工作模式，配合柴油机组为冲击负荷供电。飞轮储能系统内部自带变频器，能实现交流-直流-交流的转换，达到为冲击负荷稳定供电的目的。采用MATLAB/Simulink平台搭建适用于船舶系统的飞轮储能充放电模型，仿真结果表明，该系统能紧急满足冲击负荷的电能供应需求，从而预防船舶电网出现频率大幅度波动故障和加快故障自愈。     

基于变论域模糊方法的电力推进船舶二次调频控制

[目的]针对负荷功率扰动引起的船舶电力系统频率波动问题,[方法]提出引入电池储能单元平衡船舶功率的方法,采用变论域模糊控制对船舶电站进行二次调频控制。以频率偏差及其变化率作为控制器输入,采用增量法设计伸缩因子,在控制规则不变的情况下对论域进行扩大和缩小,以提高控制精度。[结果]仿真结果表明,引入电池单元可减少系统频率的波动次数,缩短频率恢复稳定时间。[结论]与传统的模糊控制相比,变论域模糊控制在外部扰动和参数摄动情况下均具有较好的控制性能,所提方法可保证其较好的鲁棒稳定性与鲁棒性能。     

船舶发电机组特殊工况运行特性仿真研究

首先根据船舶电站柴油发电机组的原理建立其Simulink数字仿真模型,通过调整励磁调压器、调速器的参数,使仿真模型突加、突卸外特性与某型机组的实测数据一致。基于仿真模型设计了两种特殊的突加、突卸运行工况,验证了该型机组在特殊工况下的响应情况,结果有助于指导实船的运行模式设计。     

论绿色航运双燃料电力推动船舶的发展

  目的  针对船舶发电微电网的功率波动平抑问题,提出一种锂电池储能系统（ESS）容量配置的多目标优化方法。  方法  首先,建立以储能系统成本、电网功率波动平抑、能量供求平衡为目标函数的优化设计模型;然后,针对模型优化,设计基于分解的多目标差分进化算法（MOEA/D-DE）的求解方法,并以某双燃料（柴油−天然气）电力推进船舶微电网为对象,使用Matlab编程求得最优解集,按照子目标函数的不同权重分配进行多属性决策;最后,得到不同权重分配方案的最优解。  结果  仿真得到的5种方案的结果都满足功率波动平抑的目标,且成本和储能系统寿命损耗目标受权重分配的影响明显,实现了预期效果。  结论  所提方法对船舶锂电池储能系统容量配置具有参考意义。     

自发电集装箱码头微电网改造方案配置思路

集装箱码头在不发达国家、地区,在供电基础设施条件不满足运营需要的情况下,多采用自建柴油机电站供电的形式。岸桥起重机在作业过程中负荷特性频繁波动,在极端情况下会有很大的逆功率反馈到供电系统中,给柴油机组运行带来挑战。根据所依托工程的情况,对比研究不同储能技术特点,提出以解决负荷侧波动对供电系统的影响为重点考虑、采用高速电气飞轮和BESS两组储能装置研究的建议,并且给出开展微网控制策略研究、预留新能源接口及微网协同、微配协同接口的研究思路建议,形成模块化、标准化、智能化的集装箱码头微电网配置方案。     

基于AMEsim的船用柴油发电机组仿真

柴油发电机组中柴油机与发电机相互耦合连接为一个整体,二者对机组的电能品质输出均具有重要的影响。以往柴油发电机组的仿真过程中,对柴油机部分的仿真总是处于欠缺或不够精确,基于此,文章引入系统建模与仿真软件AMEsim作为现有机组仿真方法的补充,对某柴油发电机组进行了详细的系统建模与仿真,并分析了机组在负载变化时输出电压、转速等参数的变化特性。结果表明,利用AMEsim软件建立的模型具有较高的仿真精度,可作为柴油发电机组设计与研究的辅助手段。     

带脉冲负荷的柴油发电机瞬态性能仿真与试验研究

文章在对柴油机工作过程建模的基础之上,首先计算了大惯性涡轮增压柴油发电机组在若干稳态工况点的参数,然后计算了机组在几种典型的脉冲负荷下的瞬态响应.从仿真计算与试验结果对比来看,仿真计算的精度较高,与重要参数的变化趋势吻合较好,说明建模方法的正确性与合理性.