构建船舶微电网的研究

本文提出了船舶微电网概念,对船舶微电网的概念进行了定义和阐述,提出船舶微电网不能以"补充"角色接入船舶主电网,而应该以"船舶功能电网替换升级"的角色接入的研究思路,从而彻底改变传统的船舶电力系统功能网络架构。以四机组单主电站供电的大型远洋船舶电力系统为例,给出了与其相适应的船舶微电网架构形式,分析了船舶微电网独特的运行方式和相对于陆地微电网的差异,探讨了船舶微电网系统须研究的关键技术,最后指出船舶微电网建设对于我国船舶工业发展的意义和实施过程中的优势。     

虚拟同步发电机在船舶微电网逆变器设计与仿真分析的应用

随着世界范围内的能源危机,船舶动力系统的能源过度浪费问题成为了研究的热点。由于海洋上蕴藏着丰富的太阳光能、风能等,因此,研究船舶的分布式微电网具有巨大的潜力。本文研究的重点是船舶微电网的逆变器设计,逆变器是电网保持平稳运行的关键,本文通过建立虚拟同步发电机模型,并结合Matlab仿真分析软件,对船舶微电网逆变器进行性能仿真。     

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。     

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。     

基于虚拟阻抗的船舶轴带逆变器并联控制

分析了采用下垂控制方法时并联运行的逆变器不能实现功率均分的原因,对此提出一种新的改进策略,通过设计自适应的虚拟阻抗来实现逆变器合并阻抗达到匹配,并使逆变器的合并阻抗满足功率均分和抑制环流的重要条件,并采用小信号模型分析法进行稳定性分析和参数优化。利用MATLAB/Simulink对所提方法进行了仿真验证,表明方法在理论上的正确性,具有一定的工程可行性。     

基于强化学习的船舶微电网能量管理策略

全电船舶将柴油发电机、电池储能系统、光伏发电系统相结合,以电能形式满足船舶日常各类运行的需求,提升了船舶能量的利用效率。然而,受到光伏强度和环境温度不确定性的影响,光伏发电系统的有功出力曲线呈现随机性和波动性,进而导致船舶微电网能量管理策略需要兼顾最优性和鲁棒性。为制定有效的能量管理策略,提出一种基于强化学习技术的全电船舶微电网能量管理模型及算法来克服不确定性的影响,算法求解得到的能量管理策略能根据随机性因素的实时变化动态修正,可保持船舶能量消耗处于最优状态。最后通过算例验证了所提算法的可行性和有效性。     

船舶电力系统恒功率负载稳定性仿真研究

根据恒功率负载对船舶电力系统的稳定性的影响,探索影响系统稳定性的因素.通过分析恒功率负载的特性及实现方法并建立系统船舶电力系统带恒功率负载系统的Matlab/Simulink模型,研究了启动、突加、突减负载和短路等不同工况下恒功率负载对船舶电力系统稳定性的影响进行了验证.通过研究,确定了系统稳定性的因素,为未来船舶的电力系统的设计提供参考.     

同步发电机并联时的功率分配与调节

本文简要介绍了同步发电机与不同容量的电网并联时的功率分配,及有功功率和无功功率的调节.通过矢量图分析,得到各个变量之间的关系.     

多能源集成控制的船舶用微电网系统频率优化

为解决船舶用微电网系统在系统模型不确定性以及剧烈负荷扰动下电网频率的稳定性控制。针对含有风力发电系统、光伏发电系统、柴油机发电系统以及储能装置的多能源集成微电网系统进行分析,提出H∞混合灵敏度控制方法,设计输出反馈控制器并构造微电网系统模型,对其加权函数采用粒子群优化算法进行优化。仿真结果表明:提出的控制器和控制策略不仅能够有效地平抑频率波动,提高可再生能源利用率,还在模型不确定性以及扰动不确定性的情况下依然有效。     

VSG控制的无人船低电压故障短路电流计算方法

为保证某混合能源无人船中储能设备并入交流母线的稳定性和安全性,采用虚拟同步发电机（VSG）技术对储能设备进行控制。通过对无人船电力系统发生对称低电压故障后的虚拟同步发电机进行暂态分析,考虑到虚拟同步发电机与传统同步发电机在功角特性、耐流能力等方面的不同,对虚拟同步发电机提出新的暂态分析方法,并改进传统短路电流的计算方法,提出考虑内电势变化的改进短路电流迭代计算方法,以提高短路电流计算的精确性。相比于不考虑内电势变化,该计算方法计算得到的短路电流实现了理论值与仿真值的吻合,误差率小于0.5%,可为后续无人船保护整定提供精确的参考依据。     

一种适用于直流微电网的自主式控制策略研究

本文对无通信总线的直流微网自主式控制系统进行研究,提出了直流微网自主式控制系统工作模式的设计方法,各微源利用母线电压作为信息传播的载体,基于直流母线电压的波动来实现各种工作模式的自主切换。结合算例仿真对一个典型的直流微网系统进行研究,验证了所提方法的有效性。     

船舶光柴储交流微电网系统小信号的稳定性研究

针对容量有限、光储单元容量较低的中小功率船舶光柴储交流微电网系统的稳定性问题,提出基于光储逆变器的船舶光柴储交流微电网多级控制策略。建立由柴油发电机组模型、光储系统模型以及与网侧功率模型构成的船舶光柴储微电网系统的小信号模型,分析系统内控制参数对状态矩阵特征值的影响,获得船舶光柴储微电网系统的暂态稳定性,确定稳定域内控制器参数的选择范围。最终获得船舶电网电压和频率的仿真结果,为船舶光柴储微电网系统的稳定运行和控制参数的设计提供重要的理论基础。     

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。     

基于功率前馈补偿控制的BDFG励磁变换器控制策略研究

双PWM交直交型变换器适应于无刷双馈变速恒频电源系统,可以实现能量的双向流动。然而,随着发电机运行状态的改变,变换器功率流动方向会发生变化,这将会引起直流侧电压的波动,不利于整个系统的稳定运行。结合无刷双馈发电机的运行特点,在对网侧变换器传统电压电流双闭环控制的基础上,提出了基于无刷双馈电机机侧变换器功率补偿的控制策略,提高了直流侧电压的稳定性,并通过仿真进行验证。     

基于DSP的船舶轴带发电机逆变器并联运行控制策略

随着船舶向低耗能、低运行成本方向发展,轴带发电机在现代船舶中得到广泛应用。轴带发电机是以船舶主机为动力,没有其他燃料消耗,因此轴带发电机可以降低船舶的能源消耗、极大地减少了船舶的维护费用。为了能够正常的给船舶提供电力,可以将多个轴带发电机安装在船舶上,并且进行并行运行,这样可以为船舶提供稳定的电力。本文基于DSP处理器,研究了船舶轴带发电机逆变器并联运行控制策略,这对于我国轴带发电机的进一步发展有着重要的指导作用。     

基于H∞控制的船舶同步发电机调压系统研究

为了深入的分析同步发电机调压系统,本文建立了带H∞状态反馈控制器的交流无刷励磁同步发电机调压系统的数学模型,通过这个模型对调压系统的动态特性进行了研究.应用鲁棒H∞控制理论和MATLAB的μ综合工具箱完成权函数的优化,直接解决鲁棒控制设计问题.并利用MATLAB软件进行了突加、突减静负荷以及起动大功率异步电动机的仿真分析.仿真结果表明建立的数学模型是正确的.     

船舶电站同步发电机调压系统H∞控制器的研究

船舶电站电压的稳定性主要取决于同步发电机调压系统的电压响应特性。为了抑制负荷的扰动，提高同步发电机调压系统的动态精度，本文将H∞控制理论应用于同步发电机调压系统的设计，将同步发电机调压系统的性能要求转化为标准H∞控制问题。计算机仿真实验结果表明，用H∞控制理论设计的控制器能有效地提高调压系统精度和抗扰动能力。