基于粒子群优化算法的船舶电力系统脆性分析

为了提高船舶电力系统稳定性,提出基于粒子群优化算法的船舶电力系统脆性分析方法,构建船舶电力系统的稳定性控制约束参量模型,以电机模型参数为控制对象,通过船舶电力系统电机的转速信息和电磁转矩信息进行船舶电力系统脆性特征分析,采用PI控制算法进行船舶电力系统的输出稳定性控制,建立船舶电力系统的反馈动态补偿稳定性控制模型,结合粒子群优化算法进行船舶电力系统稳定性控制的参量自适应调节,实现船舶电力系统脆性预测和稳定性控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶电力系统脆性分析的准确性较好,控制稳定性较强,提高了船舶电力系统的输出鲁棒性。     

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。     

船载大功率特殊负载供电方案优化策略浅析

为完成更为复杂的特殊任务,越来越多的大功率电负载设备实现了装船。在解决此类负载的供电问题时,缓冲方案的选择至关重要。文章从船总体与大功率负载适配的角度,针对三种不同的缓冲供电方案进行讨论,并给出相关建议。     

基于滑模观测器的舰船电机无位置传感器控制

舰船电机的传感器控制是保障舰船电机稳定供电输出的关键技术,电机控制容易受到电磁耦合小扰动干扰,导致控制精度不高,提出基于滑模观测器的舰船电机无位置传感器控制方法,采用滑模观测器进行舰船电机输出的电流、电压、功率等参量的原始采集,对采集的电机控制原始信息进行自镇定性处理,设计舰船电机的输出等效电路模型,构造电机无位置传感控制器的电流电压转换电路,采用滑模反演积分控制方法进行控制误差补偿,提高电机输出参量的调制精度,实现舰船电机的无位置传感器控制。测试结果表明,采用该方法进行舰船电机无位置传感器控制的输出性能较好,电机输出电压稳定,功率因素得到较大幅度提高,改善了舰船电机工况稳定性。     

抗随机干扰的船舶动力系统混合控制方法

在随机干扰下,船舶航行的动力稳定性控制系统是一个多变量的非线性系统,通过船舶动力系统混合控制优化设计,提高船舶航行动力输出的稳定性。提出一种基于模糊PI双控制的船舶动力系统混合控制方法。构建船舶动力输出控制的约束参量模型,采用稳态误差修正方法进行船舶动力输出的误差反馈控制,结合模糊PI控制方法进行船舶动力输出的自适应调节,实现船舶动力双环自镇定反演控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶动力系统混合控制和输出稳定性调节,控制过程的稳定性较好,动力输出的鲁棒性较高,抗随机干扰性较强。     

基于远程通信的船舶配电容错方法研究

为了提高船舶配电的稳定性和均衡性,需要进行船舶配电容错控制设计,提出基于远程通信的船舶配电容错方法。构建船舶配电容错控制的约束参量模型,采用直流功率调制的方法进行船舶配电的直流电力输出功率调制和超低频振荡抑制,在远程通信协议下进行船舶配电容错的输出稳态性测试,构建船舶配电容错的优化控制律。通过多直流协调控制的方法进行船舶配电过程中的远程通信信道均衡调节,采用匹配滤波器抑制区域间低频振荡,实现船舶配电容错控制。仿真结果表明,采用该方法进行船舶配电控制的容错性能较好,提高了输出稳定性,远程通信的信道均衡性较强。     

电力推进式船舶电机功率控制方法

为了提高推进式船舶电机功率控制的稳定性,设计新型船舶电机功率控制方法。将船舶交流电机模型进行坐标变换,生成αβ两相坐标,将功率参数代入到坐标系内,计算电机瞬时功率P*和Q*,利用功率参数和坐标系变换矢量,求取船舶电机功率电压给定值并传输到船舶控制逆变器内,进行功率通断,生成控制信号,实现船舶电机功率的稳定控制。实验研究表明,与传统方式相比,使用设计的新型电机控制方法后,船舶电机瞬时功率稳定性提高17%,固定时间内电机功率稳定性提高20%,具有鲜明优势性。     

随机风浪下船舶航速自适应控制

船舶在航行过程中受到参数扰动及海浪因素等影响,导致航速控制的稳定性不好,提出基于自适应反演误差补偿的随机风浪下船舶航速控制方法。构建随机风浪下船舶航速控制约束参量模型,采用船舶姿态信息的实时调节方法进行误差补偿,结合船舶的航速参量进行位姿修正,提高船舶航行的稳定性。采用Kalman滤波算法进行船舶航速参量的融合处理,实现自适应优化控制。仿真试验结果表明,采用该方法进行船舶航速自适应控制的稳定性较好,输出航速参量的自适应调节能力较强,提高船舶抗随机风浪能力。     

船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统控制器设计

船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统的控制模型具有多变量耦合性,采用传统的模糊控制方法容易出现超导误差,提出一种基于模糊PI双控制的船舶动力定位用六相永磁无刷直流电机系统控制器设计方法。在励磁电流变化较大下,易导致控制误差较大,运用模糊控制进行发电机转子励磁控制,提高船舶动力定位用的直流电机系统无损功率,发电机采用交流励磁机进行电流整流控制。在励磁方式作用下,设有整流变压器控制交流副励磁机防止电压突变,即误差较小时,采用PI控制方法进行电机优化控制。最后进行控制器的整体结构设计。测试结果表明,采用该方法进行电机系统控制器设计,电机的输出增益较大,稳定性较好。     

基于自抗扰控制技术的船舶发电机励磁系统研究

船舶电网是一个容量有限的电源系统,突加突卸大功率负载会对其造成冲击,甚至引起船舶发电机输出电压不稳定,采用经典PID难以满足快速恢复发电机输出电压的功能要求。针对这一问题,提出一种基于自抗扰控制技术的新型励磁控制策略对其进行改进。介绍自抗扰控制器的原理,分析其控制性能较经典PID控制优异的原因,设计自抗扰控制器,在Simulink仿真平台上搭建励磁系统仿真模型,进行仿真实验,仿真结果表明在船舶电力系统突加突卸大功率负载后,新型励磁控制策略较经典PID控制具有更好的快速性和稳定性。     

舰船动力发展的方向--综合电力系统

  目的  综合电力系统是舰船动力推进的发展方向,整流装置是其中的重要组成部分,其抗冲击特性将直接影响综合电力系统的运行状态。  方法  通过建立带隔振器的电气类某机柜有限元计算模型,比较弹性安装与刚性安装方式下的设备冲击响应。专门设计某型刚性安装的整流装置,并在其通电状态下利用液压双波冲击机开展冲击试验。  结果  仿真结果表明,刚性安装方式下设备结构的最大应力响应接近355 MPa,有可能出现轻微塑性变形,但不至于损坏,而弹性安装方式下同样部位的应力则远超屈服极限。试验结果表明,空气开关的极限载荷为冲击谱速度小于3.2 m/s,其他部件在冲击谱速度为4.8 m/s时可正常工作。  结论  电气和电子元器件的抗冲击能力较高,通过焊接或螺钉连接的元器件均未出现脱离,而卡扣式固定的元器件和空气开关等带机械动作结构的元器件则是整流装置的抗冲击薄弱环节。     

舰船综合电力系统中的机电能量转换技术

  目的  针对负载剧烈波动导致燃料电池混合动力船舶的燃料电池寿命缩短与电能质量下降等问题,提出一种基于实时小波变换的燃料电池混合动力船舶能量管理策略。  方法  通过对功率信息进行分频处理,使各电源依据自身特性承担相应部分。以某燃料电池混合动力渡船为目标船型,搭建Simulink仿真模型对所提出的算法进行验证。  结果  结果表明,燃料电池承担了功率负载的稳定部分,超级电容承担了功率负载波动的高频部分,而电池承担了功率负载波动的低频部分。  结论  所提出的算法能使混合动力船舶的燃料电池/电池的寿命延长,并提高电能质量。     

船舶传动装置双重功率分支机构研究

双重功率分支又称为功率四分支,其特点是在两级减速齿轮传动装置中的第Ⅰ级采用功率两分支,第Ⅱ级每个小齿轮再采用两分支,实现双重功率分支。双重功率分支机构可进一步提高传动装置功率密度比,有效解决船舶传动装置大扭矩、大功率、大速比的要求。在双重功率分支机构中,为实现其均载要求,将Ⅱ级小齿轮做成浮动结构。采用有限元法对自行设计的双重功率分支试验箱中的Ⅱ级小齿轮进行了强度校核计算,对试验件的设计具有重要的指导作用。     

风力发电中的电力电子技术和控制技术

风力发电是新能源中最具开发条件,商业化发展前景和潜力最大的的发电方式之一。随着风力发电技术的发展和应用推广,对风力发电的效率和电能质量的要求越来越高,而应用电力电子技术和控制技术是有效的实现手段,本文总结了在风力发电中应用较多的几种电力电子器件及控制技术,分析了各种方法的特点、功用和发展。     

电力电子在舰船电力系统中的典型应用

\t  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。\t  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。\t  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。\t  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。     

电力电子在舰船电力系统中的典型应用

  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。     

岸电供电系统

结合国内外码头岸电系统配置情况,以及对国内现有舰船码头岸电系统的调查分析,发现国内舰船码头岸电系统配置已不能满足实际使用需求,提出舰船码头标准化的岸电系统,以满足舰船发展需求。舰船靠泊时,使用码头岸电系统与使用柴油发电机组相比具有节能、减排、降噪等优点,可减少目前舰船岸电系统的设备配置,节约舰船空间、减少重量,可实现舰船岸电的安全、可靠、经济运行。     

船舶电力系统电能质量研究

概述了电力系统电能质量的概念和分类,描述了船舶电力系统电能的界面要求,针对容量小的船舶独立电力系统,提出了对电能品质的要求和具体的指标。     

基于固态功率控制器的分布式智能船舶配电系统

为了克服船舶传统机电式配电系统在智能化、信息化、体积重量等方面的不足,提出了基于固态功率控制器的分布式智能船舶配电系统。在深入分析分布式智能配电系统国内外研究现状、在船舶配电系统中应用意义、系统核心技术和组成架构的基础上,将该技术应用于船舶配电系统。这种分布式智能船舶配电系统不仅能实现供配电功能,更能提供远程负载功率控制,过流、过压、过热保护和实时状态监控,在设备体积和重量上也具有较大优势,大大提高了船舶配电系统的智能化、信息化、集成化程度。     

燃燃联合动力装置等功率模式切换过程研究

以某燃燃联合动力装置为研究对象,采用Matlab/Simulink软件对该燃燃联合动力装置进行模块化建模并对该动力装置的稳态过程进行仿真。利用"等功率"方法对单机两桨推进转化为两机两桨推进、两机两桨推进转化为四机两桨推进模式进行分析,得到动力装置主要性能参数的变化规律。