串联式混合动力内河船舶参数匹配及控制策略研究

以某环境监测船为研究对象,根据基本参数与设计指标,在满足船舶动力性指标要求的前提下对船舶动力系统进行参数匹配,提高船舶经济性并改善排放性能。在混合动力船舶电力推进试验平台上采用切换理论控制策略进行仿真试验,结果表明,船舶在满足性能要求的前提下,燃油消耗量大幅降低,验证了动力系统参数匹配结果及控制策略的合理性和可行性。     

船舶混合动力技术发展趋势分析

通过近年发布的《国际海事组织海运温室气体减排初步战略》等相关减排措施,提出船舶混合动力技术作为优选解决方式。介绍该技术发展背景,阐述其定义、架构及国内外发展应用现状,分析油电混合动力技术、气电混合动力技术的特点,对船舶混合动力技术发展趋势及应用前景进行展望,经调查研究,船舶混合动力推进系统具有操纵性好、效率高及特定工况排放低等特性,减排优势明显。     

船舶电力推进系统状态评估方法研究

本文分析了国内外设备状态评估相关研究内容和发展现状,介绍了舰船电力推进系统状态评估技术的相关内容,为后续的研究提供了参考。     

船舶混合动力推进系统多目标优化研究

为了解决船舶混合动力系统多目标优化难题,采用精确的阻力预测模型及螺旋桨模型预测9 000 DWT化学品运输船功率需求。基于推进系统的需求功率,提出基于目标聚类的方法建立多目标优化数学模型,并对系统关键设计参数进行多目标优化研究,对比分析4种典型多目标优化算法对该优化问题的适应性。结果表明：基于快速非支配排序的多目标算法对于含有整数变量、等式约束等混合动力系统多目标优化问题具有良好的鲁棒性和收敛性。采用多目标综合决策求解出的最优设计参数相较于原型船动力系统,最大能效提升约6.1%。     

基于切换系统的船舶电力推进储能系统建模与控制

为减小推进负载扰动对船舶电力系统的影响,提出一种由超级电容构成的储能系统吸收推进负载扰动的新方法.在建立储能系统等效电路的基础上,通过引入切换系统理论,构建储能系统双向DC-DC变换器的切换系统模型,构造Lyapunov函数,进而得到系统切换律.以动态定位船为例的仿真研究表明,超级电容储能系统能够吸收低负载时的船舶电网能量,并在高负载时释放,有效降低能耗,提高推进系统性能.     

基于OPC技术的电力推进船舶混合动力故障定位

基于信号变换的诊断方法、基于专家经验法诊断方法故障空间的局限性,导致故障定位精准度较低。为此,提出基于OPC(OLE for Process Control)技术的电力推进船舶混合动力故障定位研究。构建故障定位模型,剔除工作状态外部干扰信息。描述电力推进船舶混合动力系统故障定位特征向量,确定故障空间。计算故障出现概率,提取主要故障特征。借助人机接口对输入信号进行滤波处理,使用OPC技术匹配知识库中故障规则,找到具体故障位置。搭建电力推进船舶混合动力监控系统,利用Matlab进行实验仿真研究。实验结果表明,该方法与实际定子磁链轨迹坐标一致,具有精准定位效果。     

替代船舶动力：进展与透视

为探索可行的低碳航运发展路径,全面综述核动力推进系统、风力辅助推进系统、太阳能光伏系统、燃料电池动力系统、电池电力动力系统等替代船舶动力系统的研究现状、应用进展、技术特点和未来潜力,指出各种替代船舶动力系统推广应用所面临的挑战。结果表明：新一代熔盐反应堆核动力推进系统而非传统压力水堆在海事领域的应用正在积极探索中;风力辅助推进系统是一种具有立即可用性、广泛适用性和发展长远性的能效改进措施;太阳能光伏系统的装船应用前景并不理想,而燃料电池动力系统、电池电力动力系统的应用场景主要限于内河和沿海航运及中小型船舶,其与其他动力系统构成混合动力系统可能是主流选择。     

基于分布式智能的船舶电力推进系统运行控制与管理策略研究

运行控制和管理策略是船舶电力推进控制系统设计的核心技术,是实现船舶电力推进控制系统自动化、网络化、信息化的基础.本文对基于分布式智能船舶电力推进系统的运行特征进行了分析,梳理推进系统设备以及与其它系统之间的控制逻辑,研究了满足任务需求的电力推进系统运行控制和管理策略及体系结构.为水面船舶电力推进监控系统标准化设计奠定了良好的基础.     

基于相似度原理的船舶电力推进系统仿真可信度研究

为了更好地检验船舶电力推进系统仿真的可信度,结合相似度原理和模糊综合评判方法,对船舶电力推进系统的定性与定量指标进行综合分析。将影响系统仿真的可信性因素综合起来建立评价指标体系,并依据层次分析法原理确定各指标的权重向量。针对专家所给的权重判断矩阵,进行次序一致性检验和基本一致性检验。确定子系统隶属函数。验证仿真系统可信性分析方法的可行性,并取得了较好的结果。     

基于混合储能的船舶电力推进系统模糊PI控制策略

针对船舶实际航行过程中因复杂海况造成的电力推进系统中直流母线电压波动问题,构建一种基于混合储能的船舶电力系统模型,该模型由超级电容器和蓄电池组成。根据系统功率频谱确定低通滤波时间常数,并通过模糊PI控制策略实现对功率型和能量型2种储能元件充放电全过程的精确管理,延长使用寿命,有效应对在各种复杂海况下的直流母线电压波动问题。在VS2010上进行编程仿真分析,通过将仿真结果与实际船舶电力推进系统模型运行数据相对比,验证所提出的能量管理方案和控制策略的有效性。     

混合动力电动船舶模糊逻辑控制策略

混合动力电动船舶对于纯电动船舶具有较好的续航能力,适用于航线较长且具有随机性的船舶工况,同时对于工程作业船舶工况其可以降低柴油发电机为动力的工程作业船舶柴油机功率,减少燃油消耗与排放。本文分析了上述两种不同船舶工况特点,并针对该工况采用串联式混合动力结构作为船舶动力系统结构并根据工况需求设计了相应的模糊逻辑控制策略。运用MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型,仿真结果表明,所设计串联式混合动力系统及其模糊逻辑控制策略能够在上述两种船舶工况下实现控制要求。     

开关电源技术的发展

对目前出现的几种典型的开关电源技术作了归纳总结和分析比较,在此基础上指出了开关电源技术的发展状况和开关电源产品的发展趋势.并且对开关电源的发展史、应用范围、主电路的选择作了简要的介绍.     

船舶交流电力推进系统的接地方式研究与探讨

本文先简要介绍直流电力推进系统的传统接地方式,结合对陆地民用电网的接地方式的比较分析,对船舶交流电力推进系统的接地方式进行较为详细的探讨,分析其合理性及有效性。通过相关试验研究,验证了试验用接地方式基本合理、有效、可靠。     

新型混合型限流熔断器在舰船综合电力系统中的应用分析

采用中压直流电网输配电是舰船综合电力系统的重点发展方向,但中压直流开关的分断能力不足成为中压直流电网发展的一个重要制约.本文提出在合理位置加装电弧触发式混合型限流熔断器（ATH-CLF）来限制中压直流电网短路电流的方法来解决这一问题.首先以IEEE Std 1709-2010推荐的一种舰船中压直流电网为例,建立了该电网的EMTP仿真模型和ATH-CLF的EMTP仿真模型,计算了有无ATH-CLF以及ATH-CLF安装在不同位置时各典型位置发生短路的电网短路电流及母线电压跌落.分析表明,合理的ATH-CLF加装方案可有效降低短路电流水平,并可使非故障区域的母线电压跌落在10 ms之内恢复.     

基于FSMC的SAPF应用于船舶电网谐波抑制技术的仿真研究

为避免强非线性负载导致的谐波污染对船舶电网可靠运行的危害,提出采用基于模糊滑模控制(FSMC)的并联型有源电力滤波器(SAPF)抑制船舶电网的谐波。在分析船舶电网谐波成分的基础上,采用改进的Ip-Iq法实现谐波电流的实时检测,并针对强非线性负载的瞬变特征,将模糊滑模控制理论引入到SAPF的电流跟踪控制,最终通过向电网注入补偿电流的方式实现对谐波电流的抑制。仿真结果表明,基于FSMC的SAPF技术对船舶电网的谐波抑制效果良好,使电网谐波电流达到相关谐波标准要求。     

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。     

舰船电站系统典型故障时运行模式及控制策略分析

针对舰船电站设备出现典型故障的情况进行了全面的分析,为确保供电连续性和安全性,提高舰船电力系统生命力,提出了发生故障时电站运行的控制策略.