大型船舶电力系统的静态电压稳定分析

本文主要对船舶电力系统的静态电压稳定性进行分析,提出了两个能分别衡量有功越限及无功越限导致的静态电压失稳的指标。文中利用ETAP软件详细建立了典型的船舶中压系统模型,在潮流分析的基础上分别计算了各种不同船舶工况下有功静态电压稳定指标及无功静态电压稳定指标,对船舶电网的静态电压稳定性进行分析。仿真分析结果表明船舶电力系统无功不足引起电压失稳可能性较有功大。总体说来,船舶电网的静态电压相对比较稳定,设计中应主要注意大容量冲击负荷导致的船舶电网的电压暂态稳定。     

船舶电力系统暂态稳定性的混合分析法

针对大型船舶电力系统的特点及其日益突出的暂态稳定性问题,开展了适用于船舶电力系统的方法研究。结合船舶电网拓扑结构自身特点,建立了适用于大扰动下暂态稳定分析的船舶柴油发电机组的动态等值模型、推进电机及其螺旋桨四象限工作特性等值模型。以船舶电网轴线为界,将系统等效成两机模型进行时域仿真分析,在此基础上建立系统能量函数,提出了一种适用于船舶电力系统的暂态稳定性混合分析法。该方法即可定量描述系统暂态稳定性及其稳定裕度,又可直观地在线监测系统各状态变量的动态过程。最后通过仿真算例验证了新方法的正确性和有效性。     

船舶轴带BDFG并网控制及其锁相环

针对传统的控制方法下电机输出电压幅频不稳定的问题,提出一种无刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Generator, BDFG)定子电压矢量控制的方法来改善发电机输出电压幅频的稳定性;为确保相位的一致,利用锁相环技术对电网电压相位进行监测来实现发电机电压相位跟踪控制,从而实现轴带无刷双馈电机与船舶电网并网运行。在MATLAB/Simulink中进行仿真试验,其结果表明:该控制方法对于改善无刷双馈电机输出电压的稳定性与相位跟踪具有一定的控制效果,并且能够实现轴带无刷双馈发电机与船舶电网并网运行。     

船舶电力调速系统暂态稳定性分析

针对当前船舶电力调速系统暂态控制性差、误差数值高的问题进行研究,结合模糊PID原理对船舶电力调速系统暂态稳定性进行分析。通过对电力调速系统结构进行优化,对励磁机运行参数进行反馈处理,获取船舶电力调速系统暂态数值,并对数值稳定性等级进行划分、针对不同等级的稳定性数值设置相应的电压控制和调整方法,从而实现对船舶电力调速系统暂态稳定性的转分析。最后通过实验证实,船舶电力调速系统暂态稳定性分析结果准确性相对更高,可有效保障传递电力调速系统安全稳定的运行。     

基于数据挖掘的船舶电力推进系统暂态特性研究

相对于传统船舶动力推进方式,船舶动力推进系统具有能耗小、性能好的优点,暂态特性直接影响船舶动力推进系统的工作性能,当前方法无法有效地分析船舶电力推进系统暂态特性,为此设计了基于数据挖掘的船舶电力推进系统暂态特性研究方法。首先对船舶电力推进系统暂态特性变化特点进行分析,建立船舶电力推进系统暂态特性的数学模型,然后通过数据挖掘方法对船舶电力推进系统暂态特性进行研究,分析扰动因素对船舶电力推进系统暂态特性的影响,最后通过仿真实验测试研究方法的有效性。结果表明,本文方法可以高精度船舶电力推进系统暂态特性,提高了船舶电力推进系统的可靠性和工作稳定性。     

船舶航向的自适应自调节PID跟踪控制

[目的]针对遭受时变环境扰动且存在参数不确定性的船舶航向非线性控制系统,为满足其航向控制的实时性要求,[方法]结合自适应技术,提出不依赖于模型参数与未知输入的自适应自调节的船舶航向跟踪控制方案,并利用Lyapunov直接方法验证该控制律的有界性。[结结果]仿真结果表明,该控制器可以自适应自调节PID的控制增益,不仅继承了传统PID控制器的优点,还对未知时变扰动具有良好的鲁棒性。[结论]研究成果可为船舶航向的跟踪控制设计提供参考。     

基于Bech模型的船舶航向离散变结构控制

采用带不确定项的Bech模型可以更好地反映船舶运动的非线性特性以及不确定因素对船舶运动的影响。在Bech模型中增加不确定项，采用离散变结构控制理论设计船舶航向控制器。针对传统设计方法稳态抖振的缺点，提出一种新型的离散趋近律，可以消除传统趋近律自身参数导致的抖振。设计扰动估计器，能够自适应估计不确定因素对系统的影响，只要不确定因素的变化率有界，即可保证闭环系统的鲁棒稳定性，特别是对于幔变不确定性，具有很高的估计精度。仿真结果表明，所设计的离散变结构控制器可以快速准确地跟踪设定航向，并对参数摄动和外部干扰具有很强的鲁棒性。     

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。     

APF暂态性能对船舶电网的影响分析及改善措施

在建立船舶电网配电网络简化模型基础上,通过对配电网节点导纳矩阵的分析,得到配电网的电压及电流转移矩阵,从理论方面分析了有源电力滤波器暂态性能对船舶电网的影响。同时,文章还探讨了一种改善有源电力滤波器暂态性能的方法:通过切换交流侧电抗来加快有源电力滤波器的暂态响应速度,从而减小有源电力滤波器在暂态过程中对船舶配电网络的影响。最后,通过仿真结果证明了理论分析和改善措施的正确性。     

船舶变速恒频风电机组电压的鲁棒性控制

船舶变速恒频风电机组电压的鲁棒性,需要控制在一定数据浮动区间内,传统控制方法的鲁棒性控制较弱,为此提出船舶变速恒频风电机组电压的鲁棒性控制方法。构建电压鲁棒性控制数学模型,使用双PWM协调控制策略,将变速恒频风电机组电压区分为动态电压以及稳态电压。利用传递函数计算电压的鲁棒性区间,完成稳态电压下鲁棒性控制;使用多态原则计算动态电压下鲁棒性区间,实现动态电压鲁棒性控制。实验数据表明,设计的船舶变速恒频风电机组电压的鲁棒性控制方法比传统电压鲁棒性控制方法的控制精度高一个数据集,并且具备极高的有效性。     

船舶与岸电并网控制策略研究

岸电与靠港船舶并网控制技术是岸电的核心技术之一,能够实现岸电向船舶的不间断和稳定供电。针对传统岸电控制策略频率稳定性差和不能接受船舶能量管理系统调度的缺点,文章提出了一种基于改进下垂控制的岸电与船舶电网并网策略,使岸电逆变器在具有下垂特性的同时,还具有类似于船舶同步柴油发电机转子的惯性。岸电通过并网预同步控制与船舶电网并网,不会产生大的电流冲击。通过改进下垂控制能够有效提升并网后电压和频率的稳定性,提高船舶电网的电能质量,且能够接受船舶能量管理系统的调度。通过仿真试验,并与传统下垂控制策略进行对比,结果验证了改进下垂控制策略的有效性。     

船舶动力推进装置暂态稳定性控制系统

作为船舶最核心的组成部分,动力推进装置正由单一助力向着混合助力的方向转变,为更好适应这种发展现状,设计船舶动力推进装置的暂态稳定性控制系统。在同步发电机励磁体系中,设置有源动力滤波器与PI控制设备,完成船舶动力推进装置暂态稳定性控制系统的基本应用环境建模。分别从定性指标处理、定量指标处理2个方面着手,分析动力推进装置的具体控制性能,联合相关硬件设备结构,实现船舶动力推进装置暂态稳定性控制系统的顺利应用。对比实验结果表明,与传统电力维稳系统相比,新型控制系统可从多角度对船舶动力推进装置进行稳态调试,能够辅助船舶动力供应环境完成由单一助力向着混合助力方向转变的实际发展需求。     

未知时变扰动和输入饱和下的智能船舶鲁棒非线性控制

复杂海况下环境多变并且船舶具有多耦合、强非线性的特点,针对智能船舶定位控制问题,考虑在未知时变扰动和输入饱和约束之下船舶的定位控制问题,结合非线性扰动观测器提出一种带辅助动态系统的鲁棒非线性控制算法。通过Lyapunov理论证明了所提出的非线性扰动观测器与控制器结合后闭环系统的稳定性和信号的一致最终有界性。利用非线性扰动观测器对环境中存在的海浪扰动进行有效的估计处理。最后,通过仿真验证了所提出的控制算法不仅能保证船舶期望的位置和艏向,而且提高了控制速度,具有较好的控制性能。     

希尔伯特变换在舰船电能质量检测系统中的优化研究

船舶工业向着自动化、工业化发展,大量的用电设备装载于船舶上,用电侧的设备对船舶供电系统和供电质量提出了新的要求。为了提高船舶供电系统的性能和供电质量,舰船电能质量检测系统必不可少。本文利用非稳态信号处理方式-希尔伯特变换,对舰船暂态电能的质量进行检测,并系统分析暂态电能的5种扰动形式及解决方法。     

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。     

船舶电力调速系统暂态稳定性分析

暂态稳定性分析是船舶电力调速系统研究中的一个重要方向,为了使船舶电力调速系统的工作更加稳定和可靠,本文设计了基于神经网络的船舶电力调速系统暂态稳定性分析方法。首先对当前船舶电力调速系统暂态稳定性研究现状进行分析,并建立了船舶电力调速系统暂态稳定性分析的相关数学模型,然后采用神经网络对船舶电力调速系统暂态稳定性分析的数学模型进行求解,最后进行了船舶电力调速系统暂态稳定性的分析和测试,测试结果表明,本文方法可以描述船舶电力调速系统暂态稳定性的变化特点,获得了较高的船舶电力调速系统暂态稳定性分析精度,而且性能要优于其他船舶电力调速系统暂态稳定性分析方法,具有更加广泛的应用前景。     

船舶电网电能质量的数字测量系统研究

分析了船舶电网的特点和船舶电网电能质量参数,阐述了对船舶电网电压畸变进行测量的重要性,提出了将传统的船舶电网电压畸变的模拟式测量法改进为数字式测量法。同时设计了一种适合船舶应用的数字型电压谐波测量系统。该系统用于船舶电力推进物理仿真实验系统电压谐波畸变的测量后,其试验结果证明了该测量系统适用于船舶电网电能质量的参数测量。     

基于小波理论的频带自适应故障选线法及其在船舶电网中的应用

针对船舶电网小电流故障接地时的选线难题,结合船舶电网中性点的接地方式以及拓扑结构特征,对故障接地的暂态过程进行深入分析,之后提出一种基于小波理论的暂态分量故障选线方法,检测零序电压信号的奇异性及突变点的时间信息,提取故障发生时刻前后各一周期的故障信号作为启动选线程序的引导条件,多尺度小波分解故障信号并自适应选择故障暂态特征信息最明显的频带分量进行小波重构,依照定义的能量因子计算各线路的暂态能量实现故障选线。最后通过仿真计算验证了该方法具有较强的抗干扰能力,选线准确可靠。     

船舶柴油机转速的线性自抗扰控制

船舶柴油机推进系统包含非线性、时变参数以及柴油机-推进轴系-螺旋桨之间的强耦合作用,难以建立精确的数学模型,且易受到螺旋桨负载扰动的影响,不利于船舶柴油机转速的实时准确控制。针对此问题,将线性自抗扰控制（Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC）技术应用于船舶柴油机的转速控制系统。首先,基于平均值建模方法建立了某大型低速二冲程船舶柴油机的模型,并分析了转速控制中的不确定因素;然后,针对柴油机的转速控制问题设计了二阶LADRC控制器;最后,以船舶柴油机平均值模型为载体对LADRC的控制性能进行仿真测试,并与经过遗传算法优化的PI控制器进行对比。仿真结果表明,在负载扰动及模型参数改变的情况下LADRC表现出良好的控制性能,并且比PI控制具有更优的扰动抑制能力和鲁棒性。     

准周期激励非线性隔振系统的混沌研究

建立了准周期激励下非线性隔振系统的模型;应用Poincare映射方法对系统进行降维处理后,在Poincare截面上分析了系统稳定流形和不稳定流形的行为。应用Melnikov方法确定了系统产生混沌的参数区域。结果表明双曲不变环面的稳定流形和不稳定流形之间同宿横截相交是导致该系统产生混沌的根本原因,并给出了系统出现混沌时的相图、Poincare截面图,计算了Lyapunov指数。