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非线性度评价方法研究

对于以柴油发电机组为主要电源的独立小容量电力系统,负载的脉冲功率特性将导致系统电压波形严重畸变和频率剧烈波动,干扰其它负载工作,影响设备正常运行,甚至引起系统保护跳闸.本文在系统交流频率、电压相对偏差率和直流电压波动率的基础上,提出了系统非线性度指标及其计算方法.试验结果表明,当脉冲负载工作占空比低于0.4时,系统非线...     

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。     

基于大功率脉冲负载供电需求的综合电力系统仿真研究

配置大功率脉冲负载设备的船舶,大功率脉冲负载设备频繁的工作会对电网的电压、频率造成影响.该文基于实船电力系统的电站配置进行分析,根据大功率脉冲负载设备的使用工况,对供电方案进行分析,同时对大功率脉冲负载提出相应的负载特性方案;收集发电机组、大功率脉冲负载设备、电力推进设备的相关技术数据,按实际使用工况对大功率脉冲负载投入时电网的电压、频率和谐波含量等关键指标进行理论分析、计算和仿真,并据此提出相应的解决措施,保证电网内各用电设备正常工作.     

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。     

含脉冲负载的综合电力系统协同控制策略仿真研究

为保证船舶电站运行的可靠性和稳定性,提高降低电网供电品质,本文提出了一种实现大功率脉冲负载与变频推进负载协同控制的控制策略,可以在电站总功率不变的情况下协调脉冲负载和推进负载的功率分配,减轻大功率脉冲负载投入运行时所产生的电网功率冲击。利用matlab/simulink建立含大功率脉冲负载的某型船舶综合电力系统仿真模型,验证了该控制策略对于大功率脉冲负载投入运行时产生冲击的抑制效用。     

大功率异步电机起动对船舶电力系统的影响仿真分析

本文分析了某船舶电力系统的结构和组成,基于电力系统仿真软件PSCAD建立了该船的电力系统仿真模型。利用仿真模型分析了该船电力系统在大功率异步电动机起动冲击下的动态特性,仿真结果表明,在有限的船舶电力系统容量下,异步电动机起动会对电网产生较大的冲击,造成电网电压突降和频率波动,当异步电动机的功率增大到一定程度时,会导致电...     

含脉冲负载的综合电力系统运行特性分析

综合电力系统可为舰载电磁炮等脉冲负载提供高功率密度储能电源。脉冲负载的周期性充放电过程将影响综合电力系统内其他发电、变电、输电和用电设备,给系统稳定性带来一定风险。建立了含脉冲负载的综合电力系统仿真模型,在基准参数条件下设置脉冲负载充电功率和其他负载功率突变,仿真计算系统变量的动态响应,结果表明,含脉冲负载的综合电力系统的稳定运行状态是周期稳态-周期轨,且系统充放电阶段分别对应于不同的平衡点;脉冲负载还将引起综合电力系统传输线路功率振荡。     

脉冲性负荷柴油发电机组特性分析

[目的]舰船系统的电能质量会受到脉冲性负荷的极大影响。脉冲性负荷种类、功率不同,其运行特性、影响及其解决方法也会有很大差异。为此,针对平均功率变化不大、可等效为恒稳负荷的雷达,[方法]提出采用柴油发电机组固有的机械储能来平抑其功率波动,通过对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、后的转速跌落、恢复规律和稳态过程转速的变化率,以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。基于测量船雷达的实际工况,按照得到的量化标准计算出所配置柴油发电机组的容量及其性能指标,并通过2个典型工况仿真来验证理论推导的正确性。[结果]研究结果说明:在突加最严重工况下,对于2台柴油机以上带雷达阵面的负荷,在该工况下可满足突加功率时的转速特性,变化率可忽略不计;在波动最严重工况下,1台柴油机带雷达阵面的负荷,在该工况下可满足突加功率时的转速特性,转速变化率在允许范围内,且系统电压特性满足指标要求。[结结论]研究结果对于该类脉冲性负荷柴油发电机组在设计时的初步估算具有一定的指导意义。     

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。     

浅析“DC轮”电站的典型故障

<正>0引言船舶电站是船舶的重要组成部分,也是船舶电力系统的核心,它的可靠运行对船舶的安全至关重要。船舶电站由发电装置和配电装置组成,一般设置有3台同容量、同型号的发电机组,通常仅有1台或者2台发电机向电网供电。发电机转速的变化及负载的投入和切除都直接对电网频率、电压产生较大的波动,因此,船舶发电机组要有较高品质的调速和调压装置。除此     

微波猝发脉冲信号峰值功率的时频联合分析

文中提出了一种计算微波猝发脉冲信号峰值功率的方法。该方法以时频联合分析理论为基础并形成相应的软件。实测结果表明该方法可准确计算信号峰值功率、峰值功率到达时间、峰值功率对应频率等参数。该方法可用于占空比及峰值功率时变的高功率微波猝发脉冲信号的峰值功率测量。     

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。     

航天测量船电力系统稳定性的仿真研究

以某航天测量船为例,分析了其电力系统的结构和组成,基于MATLAB/Simulink软件建立了柴油发电机组和不同类型负载的仿真模型,进而构建了该船的电力系统仿真模型。利用模型仿真分析了海上航行工况下负载顺序启动对电力系统稳定性的影响,得到了柴油发电机组和负载的运行波形。仿真结果表明,不同负载类型对稳定性的影响是不同的,负载功率越大对稳定性的影响也越大。利用该模型可以对其他工况下电力系统稳定性进行分析,也可以为测量船电力系统的分析和设计提供参考。     

柴油发电机组频率不稳故障分析与解决

柴油发电机组作为电力供应单元,广泛运用于工业和民用领域。随着科技进步,用电设备对电源输出的稳定性提出更高的要求,生产实践中应尽量避免因发电机组故障导致电力系统频率波动甚至供电中断。针对柴油发电机组运行时出现的频率不稳故障现象,采用故障树分析法建立起发电机组频率不稳故障树,对频率不稳故障原因进行逐步分析,阐述故障快速查找与定位的方法,最终确定故障点,并通过调试将故障排除。     

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...     

基于孤岛电站多机组并列运行的控制策略

孤岛电站受外界负载的波动影响很大,当各机组负荷分配性能不好时,可能会导致个别机组保护停机。文章介绍了柴油发电机组调速、调压系统的结构及特点,对多机组并列运行产生的问题进行分析,最后根据孤岛电站本身的特点进行控制系统硬件及功能的设计,解决了有功无功分配不均及外部大负载启动时频繁跳机的问题。     

基于Matlab的柴油发电机组功率交互震荡的仿真

柴油发电机组在并联运行时经常出现功率交互震荡的现象,通过分析柴油发电机组运行时功率交互震荡现象的原因,得出影响功率震荡的参数,然后利用Matlab对柴油发电机组双机并联运行进行仿真,验证了分析结果,最后通过采用PID控制,将功率震荡现象消除.     

基于MATLAB的溢油回收船电力推进系统稳态和暂态压降仿真与分析

本文依据万吨级溢油回收船船舶电网设计要求构建满足系统要求的电力系统,并根据相关参数进行电压压降MATLAB仿真,研究和分析船舶电网日常使用和误操作启动大型负载对电网的冲击现象。仿真结果表明,无励磁启动大型负载时电网压降很明显,特别是在网功率不足时压降失真更严重,为避免引起保护开关误动作,需保证预充磁变压器正常投入运行。     

有源滤波和无功补偿技术在舰船综合电力系统中的应用

舰船综合电力系统短路容量小、负载工况复杂,将面临谐波、无功和电网频率波动等一系列电能质量问题.本文分析了舰船综合电力系统的基本特点,阐述了电能质量问题产生的原因、危害和解决方案,指出了有源滤波和无功补偿技术在舰船综合电力系统中的发展前景.